像蛇一样灵活,科学家开发出蛇形机器人

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02-20 14:08

谈起仿生学,我们并不陌生,模仿生物的构造和功能而发明的新工具在人类历史上比比皆是。最近科学家们又从蛇身上得到启发,打造出能滑行前进并越过障碍物的蛇行机器人。

美国约翰·霍普金斯大学的工程师们研究了蛇的活动机制,将原理应用到了可灵活行动的机器人上,寄希望于这种机器人在搜索和救援中大展拳脚。

「我们从这些令人毛骨悚然的生物上寻找灵感,因为它们在日常生活中早已能自如地越过障碍,」研究人员之一 Chen Li 表示,「希望我们的机器人能够学习如何像蛇一样滑行。」

以攀爬不同高度和表面的台阶为例,研究人员注意到蛇的身体采用了侧身起伏与悬臂状相结合的形态,身体分为三部分行动,前后段来回移动,中间部分则保持不动。

靠近台阶时,前段长度增加,中间段长度不变,后段长段缩短。对于较高的台阶或表面光滑的台阶,蛇的速度和摇摆幅度都会降低,以保持攀爬的稳定性。

工程最早根据蛇的行为模式建行出的是带有一个十段轮式履带的机器人,但初代结构稳定性不足,经常翻车或被卡住,后来工程师通过在每个单向轮与机身各部位之间插入悬停装置减少其滚动的不稳定性。

如今这种蛇形机器人已经能爬上相当于体长 38% 高度的表面,且速度几乎与蛇一致。不过,由于增加了悬停装置,能耗也随之增加,且目前能量转化率较差,降低能耗和让机器人在更复杂的表面活动是接下来研究工作的重点。

题图及文中配图均来自:newatlas

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