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仿生機器人技術從蜘蛛得來的靈感

一個新的仿生機器人技術 “仿生機器人”是指模仿生物、從事生物特點工作的機器人。同時關于動物如何移動、處理危險和保存能量的特別見解和觀察不僅有趣，而且對機器人領域的科學家也很有價值。在德國漢堡舉行的IROS年會上，類似動物的機器人運動做出了這樣的貢獻。來自南非開普敦大學的三名研究人員展示了他們的研究成果，“一種受蜘蛛啟發的牽引線使移動機器人能夠進行空中俯仰矯正。” Stacey Shield、Callen Fisher和Amir Patel在研究一種新的方法來實現移動機器人的“空中俯傾斜扶正”方面做出了重大貢獻。動物在空中有自我扶正、重新定向、自我穩定的天賦;它們會彎曲或擺動尾巴，在遇到挑戰時給人類觀察者留下深刻的印象，比如在空中保持穩定，同樣重要的是能夠平穩著陸。至于機器人，一個工程上的挑戰是保持在空中的穩定性和平穩著陸。這個團隊的機器人是為了看看它是否能復制蜘蛛的跳躍天賦而創造的;也就是說，他們對跳蛛使用的拖絲很感興趣。這并不是研究人員第一次對蜘蛛在空中的身體動作感興趣。2013年，四名研究人員在《英國皇家學會會刊》(Journal of the Royal Society Interface)上討論了蛛絲牽引的蜘蛛如何改變在空氣中的身體姿態。 “根據運動數據計算出的瞬時阻力和絲動力進一步表明，對減速和能量耗散的貢獻是相當的，并揭示了蜘蛛對絲動力的調整可以逆轉它的身體傾斜，從而實現可預測的最佳著陸。” SlashGear的肖恩·麥克格勞恩(Shane McGlaun)注意到了這項研究，以及蜘蛛的種類。這款機器人的靈感來自于南非開普敦大學的研究小組。這種機器人被稱為LEAP(裝備有生產線的自主平臺)。為什么蛛絲對跳蛛如此重要? IEEE Spectrum的埃文·阿克曼寫道:“跳蛛可能不會織網，但它們仍然可以吐絲，而且它們和你一樣，不喜歡在沒有安全繩索的情況下跳入空無一物。”在它們跳躍之前，它們把自己系在一起，然后在飛行時釋放更多的絲，這樣如果它們錯過了目標，它們就可以抓住自己，然后爬回它們出發的地方。” SlashGear將蛛絲繩與機器系繩進行了比較:“當蜘蛛跳躍時，它會利用自己制造的一根絲繩作為系繩，有選擇地拉，以確保它能垂直降落。”LEAP也采用了同樣的思路，在機器人跳躍或從彈射器上飛行時，用一根編織的尼龍線解開線繩。”阿克曼說，它可以在飛行中發揮影響，解開編織尼龍線使用一個小直流電機。因此，研究人員的跳躍是可控的。SlashGear補充說，LEAP是被拋向空中，而不是靠自己的力量跳躍。機器人通過周期性的拖拽制動來改變俯仰的方向，從而實現可控的著陸。SlashGear表示，這使得機器人可以右側向上著陸。研究人員希望對影響音高反應的因素有更深入的了解。在摘要中，作者說:“研究結果表明，牽引線也可能起到剎車的作用，在著陸前減緩蜘蛛的速度。”他們說，他們開發并模擬了蜘蛛在空中跳躍階段的數學模型。結果:阿克曼說，至少在俯仰方面，機器人能夠右面朝上著陸。

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