视频:跳跃的蜥蜴有用的尾巴启发了新的机器人设计

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即使一开始会栽跟头,飞跃蜥蜴也会利用尾巴调整姿势,甩动尾巴来改变自身的角动量,确保安全落地。新研究表明,机器人也能做到这一点,使用受控的机器人尾巴来保证安全着陆。因此,下一代搜救机器人可能不会模仿蛇、蜘蛛或飞行生物,而是模仿蜥蜴和恐龙。

加州大学伯克利分校的研究人员表示,就像走钢丝的杂技演员使用平衡杆一样,猫也用尾巴爬树,蜥蜴可以用尾巴提供外部扭矩。它们向上甩尾,防止身体向前倾。整合生物学教授Robert J. Full研究了壁虎如何利用尾巴在脚滑时保持在垂直表面上不掉下来,但这是首次有人研究尾巴在跳跃中的作用。研究结果也支持了1969年关于像迅猛龙这样的兽脚类恐龙的假设,它们可能用尾巴作为动态稳定器。

Full实验室的学生观察到一只蜥蜴在跳跃中脚滑后在中途恢复,并进行了一项跌倒研究,以评估尾巴的重要性和用途。研究人员引诱一些红头 Agama 蜥蜴沿跑道奔跑,越过一个特定的障碍物,然后降落在另一个垂直表面上。但障碍物表面的摩擦力不同,蜥蜴有时会失去平衡,失控乱扑。然后,这些动物会猛甩尾巴来调整身体,并安全地垂直着陆。

研究小组创建了数学模型来解释尾巴在三维空间中的运动,并制造了一个名为Tailbot的机器人来弄清楚这一点。Tailbot基本上是一辆遥控车,尾部装有一根铝杆。研究小组将Tailbot从与蜥蜴跳跃角度相同的斜坡上发射出去,并保持尾巴僵硬。Tailbot一头栽了下去。然后,他们使用一个微小的陀螺仪作为传感器,让Tailbot感知自身方向,并编程让汽车响应地摆动其铝尾巴。研究人员报告说,他们再次发射了它,尾巴向上摆动,Tailbot调整了姿势,保持了近乎恒定的身体角度。

这对于设计用于不平坦的地方(如充满瓦砾的灾区)的机器人可能非常有用。一条主动控制的尾巴,能够响应身体姿态的变化,可以确保机器人不会摔个狗啃泥而损坏。

为了进一步证明他们的观点,该团队对迅猛龙模型进行了数学测试,发现它可能以类似的方式使用了它巨大的尾巴。研究人员说,只要有足够强大的肌肉,它可能能够做出比壁虎和其他树栖蜥蜴更炫目的空中动作。该论文发表在《自然》杂志的早期在线版上。

 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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