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机器人如何像蜥蜴在沙地自由穿行?尾巴弯了就可以
李明 2017-09-02
导语

大自然是人类仿生学发明的缪斯。

如何让机器人在沙地或雪地里自由行走,对于科学家们来说一直都是难以攻克的问题。但其实,大自然早就写好了答案等待人类去发现。

近日,科学家借鉴仿生学,把机器人的尾部设计成弯曲的形状,使得它们能够像蜥蜴一样在沙子中自由穿行。这样,机器人就可以协助人类,执行搜索、营救或者勘探的任务了。

圣地亚哥大学(智利)的教授 Baptiste Darbois Texier 和他的同事通过 3D 打印的方式,制作出了一个塑料机器人,它能够在颗粒物质中旋转运动。该机器人长约 12 厘米,头部是半球形,尾部呈螺旋状。在前进过程中,它的头部会保持静止,而尾部会旋转不停。

图:蜥蜴型机器人,来源:newscientist 网站

在生物领域,很多细菌有类似螺旋推进器一样的“尾巴”,它们依靠着旋转“尾巴”在粘液中前进。同样,有些植物的种子,如天竺葵的种子会有刺芒。植物最终能够扎入深土,这些“小装备”功不可没。这些自然界的神奇现象启发了人类。

图:天竺葵的种子

Texier 说:“因为沙子之间是松散且无法凝聚,这就使得机器人在颗粒介质中自由前进,变得异常困难。” 这就像汽车陷入沙坑时,虽然车轮一直转动却无法让汽车前进半步。但是线圈螺旋式的旋转可以切断细颗粒物质、减少阻力并使机器人能够顺畅前行。

“拥有了这项技能,机器人就可以在很多领域‘发光发热’了。比如在人类难以接近的地区——灾区、战区或者太空,它们能够身临现场帮助收集周围的环境信息。” 韩国西江大学的教授 Wonjung Kim 这样说,他专注于研究植物芒的旋转运动。

文章链接:

Baptiste Darbois Texier, et al, "Helical Locomotion in a Granular Medium," Phys. Rev. Lett. 119, 068003

(本文来源:36Kr,原文见这里;)

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作者 李明

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