

许多机器人的灵感来自于现存的动物,但很少有机器人借鉴已灭绝的生物。为了设计他们自己的新机器,卡内基梅隆大学的研究人员回顾了 5 亿多年前的指导。他们在此次第 68 届生物物理学会年会上展示的成果,是一款以海胆最古老的祖先之一为模型的软体水下机器人。
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棘皮纲生物生活在大约半个世纪前的海洋中——这大约是专家们现在认为水母首次出现的时间。虽然作为海星等无脊椎动物的古老祖先,棘皮纲生物却拥有肌肉发达的尾部结构,这很可能使它们在水下更好地机动。在研究了该动物化石的 CT 扫描后,研究人员将数据输入计算机程序进行分析并提供移动模拟。
虽然没有人确切知道棘皮纲生物是如何移动的,但研究小组确定最可能的移动方式可能是通过左右摆动的尾部运动,使其能够跨越海底。化石记录也支持了这一理论,这些记录表明该动物的尾巴随着时间的推移而变长,从而使其移动速度更快,而无需消耗更多能量。然后,工程师们建造了他们自己的带有尾巴的软体机器人棘皮纲生物。

对于普通观众来说,这段展示机械怪物笨拙地在地面上爬行的视频可能暗示了棘皮纲生物为何早已灭绝。但根据卡内基梅隆大学机械工程学院教授 Phil LeDuc 和 Carmel Majidi 指导下的博士生 Richard Desatnick 的说法,这种古老的动物可能值得更多的赞扬。
“有些动物在数百万年里非常成功,而它们灭绝的原因并非源于其生物学的失败——可能发生了大规模的环境变化或灭绝事件,” Desatnick 在最近的一篇报道中说。
地质记录无疑支持了这种论点。此外,考虑到当今动物界仅占曾经在这颗星球上漫步、游泳或飞翔的生物总数的不到百分之一,还有大量的潜在生物力学灵感有待探索。Desatnick 和他的同事们希望他们的棘皮纲生物概念验证能够启发他们在他们称之为“古生物仿生学”的新领域——研究地球动物的过去,以指导明日的机器人创作。
卡内基梅隆大学团队认为,他们软体机器人的未来版本可以提供多种用途——包括勘测危险的地质区域,以及协助进行水下机械维修。更敏捷的机器人棘皮纲生物有一天可能会在水中滑行。即使附近的海星和海胆无法认出它,它们也不会存在,没有它们共同的灵感来源。