仿生机器人技术 从蜘蛛得来的灵感

一个新的仿生机器人技术

“仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。同时关于动物如何移动、处理危险和保存能量的特别见解和观察不仅有趣，而且对机器人领域的科学家也很有价值。在德国汉堡举行的IROS年会上，类似动物的机器人运动做出了这样的贡献。

来自南非开普敦大学的三名研究人员展示了他们的研究成果，“一种受蜘蛛启发的牵引线使移动机器人能够进行空中俯仰矫正。”

Stacey Shield、Callen Fisher和Amir Patel在研究一种新的方法来实现移动机器人的“空中俯倾斜扶正”方面做出了重大贡献。动物在空中有自我扶正、重新定向、自我稳定的天赋;它们会弯曲或摆动尾巴，在遇到挑战时给人类观察者留下深刻的印象，比如在空中保持稳定，同样重要的是能够平稳着陆。

至于机器人，一个工程上的挑战是保持在空中的稳定性和平稳着陆。这个团队的机器人是为了看看它是否能复制蜘蛛的跳跃天赋而创造的;也就是说，他们对跳蛛使用的拖丝很感兴趣。

这并不是研究人员第一次对蜘蛛在空中的身体动作感兴趣。2013年，四名研究人员在《英国皇家学会会刊》(Journal of the Royal Society Interface)上讨论了蛛丝牵引的蜘蛛如何改变在空气中的身体姿态。

“根据运动数据计算出的瞬时阻力和丝动力进一步表明，对减速和能量耗散的贡献是相当的，并揭示了蜘蛛对丝动力的调整可以逆转它的身体倾斜，从而实现可预测的最佳着陆。”

SlashGear的肖恩·麦克格劳恩(Shane McGlaun)注意到了这项研究，以及蜘蛛的种类。这款机器人的灵感来自于南非开普敦大学的研究小组。这种机器人被称为LEAP(装备有生产线的自主平台)。为什么蛛丝对跳蛛如此重要?

IEEE Spectrum的埃文·阿克曼写道:“跳蛛可能不会织网，但它们仍然可以吐丝，而且它们和你一样，不喜欢在没有安全绳索的情况下跳入空无一物。”在它们跳跃之前，它们把自己系在一起，然后在飞行时释放更多的丝，这样如果它们错过了目标，它们就可以抓住自己，然后爬回它们出发的地方。”

SlashGear将蛛丝绳与机器系绳进行了比较:“当蜘蛛跳跃时，它会利用自己制造的一根丝绳作为系绳，有选择地拉，以确保它能垂直降落。”LEAP也采用了同样的思路，在机器人跳跃或从弹射器上飞行时，用一根编织的尼龙线解开线绳。”阿克曼说，它可以在飞行中发挥影响，解开编织尼龙线使用一个小直流电机。

因此，研究人员的跳跃是可控的。SlashGear补充说，LEAP是被抛向空中，而不是靠自己的力量跳跃。机器人通过周期性的拖拽制动来改变俯仰的方向，从而实现可控的着陆。SlashGear表示，这使得机器人可以右侧向上着陆。

研究人员希望对影响音高反应的因素有更深入的了解。在摘要中，作者说:“研究结果表明，牵引线也可能起到刹车的作用，在着陆前减缓蜘蛛的速度。”他们说，他们开发并模拟了蜘蛛在空中跳跃阶段的数学模型。结果:阿克曼说，至少在俯仰方面，机器人能够右面朝上着陆。