最新研究發(fā)現(xiàn)蜥虎降落以尾助穩(wěn) 或可用于飛行機(jī)器人

最新研究發(fā)現(xiàn)蜥虎降落以尾助穩(wěn) 或可用于飛行機(jī)器人的圖1
蜥虎在雨林的樹(shù)葉上(圖片來(lái)自Ardian Jusufi實(shí)驗(yàn)室)。施普林格·自然 供圖

中新網(wǎng)北京9月3日電 (記者 孫自法)施普林格·自然旗下開(kāi)放獲取專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《通訊-生物學(xué)》最新發(fā)表一篇?jiǎng)游飳W(xué)研究論文稱,在樹(shù)間滑行的亞洲蝎尾蜥虎(也稱亞洲蝎虎)可能會(huì)在降落時(shí)用尾巴進(jìn)行穩(wěn)定。這一研究或可應(yīng)用于相關(guān)機(jī)器人研制,幫助無(wú)人機(jī)等飛行機(jī)器人在垂直表面降落時(shí)起到穩(wěn)定作用。


最新研究發(fā)現(xiàn)蜥虎降落以尾助穩(wěn) 或可用于飛行機(jī)器人的圖2
蜥虎降落至停住的動(dòng)作順序(圖片來(lái)自Andre Wee)。施普林格·自然 供圖

論文通訊作者、德國(guó)馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所阿迪安·朱蘇菲(Ardian Jusufi)及同事為更好理解蜥虎尾巴擺動(dòng)在降落中的重要性,他們利用高速攝像機(jī)拍攝了30只野生蜥虎從高臺(tái)上跳向附近一顆樹(shù)的過(guò)程,隨后再用一個(gè)近景高速攝像機(jī)拍攝了其中16只蜥虎降落時(shí)的運(yùn)動(dòng)。


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蜥虎機(jī)器人2(圖片來(lái)自Ardian Jusufi實(shí)驗(yàn)室)。施普林格·自然 供圖

該研究團(tuán)隊(duì)觀察到,蜥虎會(huì)先用頭撞樹(shù)再讓軀體和尾巴朝后擺動(dòng)。大部分著陸情況下(14次中的8次),蜥虎的身體和頭部會(huì)朝著遠(yuǎn)離樹(shù)干的方向擺動(dòng),導(dǎo)致它們失去對(duì)前足的控制,但它們會(huì)通過(guò)將尾巴壓住樹(shù)干來(lái)防止跌落。其中,5只蜥虎在降落時(shí)四腳全在樹(shù)干上,另外一只失去控制,摔了下來(lái)。還有兩只無(wú)尾蜥虎在嘗試降落后也從樹(shù)干上摔了下來(lái)。

為進(jìn)一步研究蜥虎如何利用尾部擺動(dòng)防止摔落,論文作者開(kāi)發(fā)出兩個(gè)類似蜥虎的柔性機(jī)器人,并用彈射器發(fā)射,模擬從滑行到高速降落的過(guò)程。這兩個(gè)機(jī)器人的身形比例類似蜥虎,但一個(gè)機(jī)器人有一個(gè)蜥虎一樣的尾巴,另一個(gè)沒(méi)有。


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蜥虎機(jī)器人1(圖片來(lái)自Ardian Jusufi實(shí)驗(yàn)室)。施普林格·自然 供圖

通過(guò)測(cè)量這兩個(gè)機(jī)器人在貼了魔術(shù)貼的垂直表面上降落時(shí)足部產(chǎn)生的力,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)中無(wú)尾機(jī)器人成功降落在垂直表面的概率只有15%,而有尾機(jī)器人的成功概率有55%。如果將尾巴長(zhǎng)度縮短到原來(lái)的25%,機(jī)器人成功降落所需的足部力量需要增加一倍以上。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果以及機(jī)器人和分析模型顯示,尾巴能通過(guò)減少機(jī)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。


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一只蜥虎停在樹(shù)干上(圖片來(lái)自Ardian Jusufi實(shí)驗(yàn)室)。施普林格·自然 供圖

這項(xiàng)研究結(jié)果表明,蜥虎在樹(shù)間滑行時(shí),尾巴可能也起到類似的穩(wěn)定作用。論文作者認(rèn)為,與蜥虎尾巴相似的結(jié)構(gòu)或能幫助無(wú)人機(jī)等飛行機(jī)器人在垂直表面降落時(shí)起到穩(wěn)定作用。(完)


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