千奇百怪的仿生機(jī)器人：靈感來(lái)自蟑螂、蛇、鴕鳥(niǎo)等

Recode中文站 6月5日?qǐng)?bào)道

數(shù)十年來(lái)，機(jī)器人廠商一直在向動(dòng)物和仿生學(xué)求教，通過(guò)后者來(lái)幫助他們了解如何研制一種能夠在地球上的各種地形條件下行進(jìn)的機(jī)器人。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）機(jī)械工程教授、機(jī)器人專(zhuān)家亞倫-約翰遜（Aaron Johnson）表示：“幾乎你能夠想到的任何動(dòng)物都被用來(lái)激發(fā)機(jī)器人設(shè)計(jì)的靈感?！边@是因?yàn)閯?dòng)物包括人類(lèi)非常擅長(zhǎng)機(jī)器人專(zhuān)家希望他們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠做的事，比如把東西撿起來(lái)、在瓦礫堆上跳躍或者奔跑。

機(jī)器人專(zhuān)家們已經(jīng)研制出能夠模仿獵豹沖刺、靈活性如負(fù)鼠尾巴以及像人手一樣能夠靈活操縱的機(jī)器人。

約翰遜說(shuō)：“我們并不是試圖模仿跟動(dòng)物一模一樣的機(jī)械系統(tǒng)和行為，而是試圖了解動(dòng)物如何成功地完成它所做的事情，并將其應(yīng)用到新的機(jī)器人系統(tǒng)中?！?/p>

以下就是目前最先進(jìn)的仿生機(jī)器人中的一些典型代表：

靈感來(lái)自蟑螂

RHex是一款能夠在不平整地面上漫步的六腳機(jī)器人。蟑螂能夠通過(guò)看似簡(jiǎn)單的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的腿部運(yùn)動(dòng)，而且不用太在意它們的腳在哪里著陸。

與RHex機(jī)器人不同的是，蟑螂的腿實(shí)際上長(zhǎng)度并不相等，而且這款機(jī)器人的比例跟蟑螂完全不同。但是，RHex可以像蟑螂一樣輕松穿越崎嶇不平的地形，而且也不用在意它的腳在哪里著陸；這意味著RHex需要配備的傳感器會(huì)很少，相應(yīng)的計(jì)算量也會(huì)減少。RHex早在1999年就被研制出來(lái)了。

麻省理工學(xué)院的獵豹

2015年，麻省理工學(xué)院（MIT）的機(jī)器人專(zhuān)家展示了一款四足機(jī)器人，它可以在奔跑過(guò)程中跨越障礙物。這款機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感源自獵豹的運(yùn)動(dòng)，它在跨越障礙物和恢復(fù)奔跑的時(shí)候可以準(zhǔn)確地判斷安全著陸所需的力量。

波士頓動(dòng)力公司（Boston Dynamics）發(fā)明了一種速度更快的奔跑型機(jī)器人，靈感同樣源自獵豹。這款奔跑型機(jī)器人的速度可以達(dá)到每小時(shí)29英里（約合每小時(shí)46.7公里），相比之下，麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)的機(jī)器人平均行進(jìn)速度僅每小時(shí)5英里（約合每小時(shí)8公里）。但是波士頓動(dòng)力公司發(fā)明的機(jī)器人不能像麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)的機(jī)器人那樣跨越障礙物。

章魚(yú)觸須

德國(guó)機(jī)器人公司Festo研制出一種機(jī)器人手臂，靈感來(lái)自于章魚(yú)觸手的動(dòng)作和抽吸機(jī)制。這款機(jī)器人手臂本身是一種柔軟的硅結(jié)構(gòu)，可以用壓縮空氣來(lái)控制，這樣它就可以彎曲并環(huán)繞住各種物體。一旦它抓住某些東西，真空器就會(huì)抽走手臂吸盤(pán)里的空氣，在手臂快速移動(dòng)時(shí)幫助手臂安全地緊握住不同大小和形狀的物體。

蛇形機(jī)器人

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)仿生機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的研究員們研制出一種蛇形機(jī)器人，它可以在人類(lèi)、腿式或輪式機(jī)器人不易行走的地方行走。例如，這種蛇形機(jī)器人有多個(gè)自由度，很容易在管道或籬笆上的洞內(nèi)穿行。研究人員研究了蛇的水平波動(dòng)形式的動(dòng)作以及這種動(dòng)作如何推動(dòng)它們前進(jìn)，他們將研究結(jié)果應(yīng)用到這種蛇形機(jī)器人之中。

這款機(jī)器人甚至出現(xiàn)在上個(gè)月的NBC《今夜秀》中，它爬上了主持人吉米-法倫（Jimmy Fallon）的腿。

像鴕鳥(niǎo)一樣行走

今年早些時(shí)候，俄勒岡州大學(xué)（OSU）的一群研究員分享了他們研制的最新機(jī)器人Cassie的一段視頻。Cassie是一種雙足機(jī)器人，可以模仿鴕鳥(niǎo)的步法。研究員們根據(jù)鴕鳥(niǎo)這種不能飛翔的鳥(niǎo)類(lèi)的獨(dú)特步法研制出這款機(jī)器人，它最大的特點(diǎn)就是不容易翻倒。

Cassie的發(fā)明者們創(chuàng)立了一家名為Agility Robotics的初創(chuàng)公司。這家公司表示，他們希望有一天能夠看到他們的機(jī)器人將包裹送到人們的家門(mén)口。

蜥蜴的尾巴

像動(dòng)物一樣，很多機(jī)器人可以通過(guò)尾巴來(lái)實(shí)現(xiàn)各種不同的用途。來(lái)自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的機(jī)器人專(zhuān)家約翰遜研制出一種能夠跳躍的機(jī)器人，它的設(shè)計(jì)靈感源自蜥蜴、獵豹和負(fù)鼠的尾巴，這有助于提高它跳躍的高度，并且尾巴可以讓它比單純使用機(jī)械腿更加穩(wěn)定。

約翰遜和其他研究人員在2012年發(fā)表的一篇研究論文中描述了一只壁虎在從高處墜落時(shí)如何利用它的尾巴來(lái)調(diào)整自己的方向，正是壁虎的這種特殊能力激發(fā)了他們?cè)O(shè)計(jì)這款機(jī)器人的靈感。（編譯/林靖東）