人類發(fā)明的仿生學機器人為何不能像壁虎一樣穩(wěn)定降落？

為什么壁虎降落在樹枝上如此穩(wěn)當，而人類發(fā)明的仿生學機器人卻做不到?在英國《通訊·生物學》雜志近日發(fā)表的一項動物學研究中，科學家通過大量實際觀察和精確模型分析指出，在樹間滑行的亞洲蝎尾蜥虎(也稱亞洲蝎虎)會在降落時用尾巴穩(wěn)定身體。

為了更好地理解蜥虎尾巴的擺動在降落中的重要性，德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所科學家阿爾迪安·朱蘇飛及其同事此次利用高速攝像機，拍攝了30只野生蜥虎從高臺上跳向附近一棵樹的過程，隨后再用一個近景高速攝像機拍攝了其中16只蜥虎降落時的運動。

研究團隊觀察到，蜥虎會先用頭撞樹，再讓軀體和尾巴朝后擺動。大部分著陸情況下(14次中的8次)，蜥虎的身體和頭部會朝著遠離樹干的方向擺動，導致它們失去對前足的控制，但它們會將尾巴壓住樹干以防止跌落。其中5只蜥虎在降落時四腳全在樹干上，另外一只失去了控制，摔了下來。還有兩只無尾蜥虎在嘗試降落后也從樹干上摔了下來。

為了研究蜥虎是如何利用尾巴擺動防止摔落的，研究團隊開發(fā)了兩個類似蜥虎的柔性機器人，并用彈射器發(fā)射，模擬從滑行到高速降落的過程。這兩個機器人的身形比例類似蜥虎，但一個機器人有像蜥虎一樣的尾巴，而另一個沒有。研究人員測量了這兩個機器人在貼了魔術貼的垂直表面上降落時足部產(chǎn)生的力。他們發(fā)現(xiàn)，實驗中無尾機器人成功降落在垂直表面的概率只有15%，而有尾機器人的成功概率有55%。如果將尾巴長度縮短到原來的25%，機器人成功降落所需的足部力量需要增加一倍以上。

結合現(xiàn)場觀測結果以及機器人分析模型顯示，尾巴能通過減少機器人貼在垂直面上所需的足力，提高其降落穩(wěn)定性和成功率。研究結果表明，蜥虎在樹間滑行時，尾巴可能也起到了類似的作用。研究人員認為，與蜥虎尾巴相似的結構或能幫助飛行機器人(如無人機)在垂直表面降落時起到穩(wěn)定作用。(記者張夢然)