向動(dòng)物學(xué)習(xí)的新型機(jī)器人

升龍+玉玲

海鷗機(jī)器人

大家不要被這個(gè)漂亮家伙給欺騙了，它其實(shí)不是一只真正的鳥，而是一只仿真機(jī)器鳥。它的骨架是用碳纖維材料制作的，它的身體是發(fā)泡塑料，它的內(nèi)臟則是電子元件。

德國(guó)設(shè)計(jì)者對(duì)海鷗的飛行方式進(jìn)行研究，利用其生物學(xué)原理，設(shè)計(jì)制造了能像海鷗一樣飛行的機(jī)器鳥——“智慧鳥”。這個(gè)遠(yuǎn)程控制的機(jī)器鳥可以像真鳥一樣起飛、飛行和降落。

“智慧鳥”的翅膀?qū)挾葹?5.6厘米，比真正的海鷗要大一些，但它的重量不足0.5千克。就像它所模仿的鳥一樣，這只機(jī)器鳥的翅膀被分為兩部分，從而獲得了飛行能力。內(nèi)側(cè)的翅膀部分提供推力，外側(cè)的翅膀部分提供動(dòng)力。一個(gè)小型馬達(dá)控制外側(cè)翅膀部分，可以根據(jù)外部風(fēng)的情況實(shí)時(shí)調(diào)整翅膀的角度。

“智慧鳥”利用尾巴的角度變化來(lái)決定它是上升還是下降。尾巴同時(shí)還提供一部分推力。通過(guò)控制“智慧鳥”的頭部，可以使它以全身的力量進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而這在很大程度上提高了它的可操作性，使它看起來(lái)就像一只真正的海鷗。

斑馬魚機(jī)器人

由美國(guó)和意大利科學(xué)家發(fā)明的這個(gè)約1.5米長(zhǎng)的機(jī)器人，不僅模仿了斑馬魚的外觀，而且還模仿了斑馬魚尾巴的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)斑馬魚機(jī)器人的尾巴動(dòng)起來(lái)時(shí)，其他斑馬魚就會(huì)被吸引過(guò)來(lái)；當(dāng)它的尾巴不動(dòng)時(shí)，其他斑馬魚就會(huì)離開。

水母機(jī)器人

如果科學(xué)家能夠完善水母機(jī)器人的構(gòu)造，那么，未來(lái)某一天，就會(huì)有一支由水母機(jī)器人組成的無(wú)敵艦隊(duì)在海上巡邏。如果給它們裝上特定的傳感器，它們還可以調(diào)查海洋生物分布，監(jiān)測(cè)海水質(zhì)量，甚至使用過(guò)濾器在發(fā)生漏油事件后幫助清理海水中的油污。

水母機(jī)器人通過(guò)簡(jiǎn)單的動(dòng)力裝置，可在不消耗大量能源的情況下移動(dòng)較長(zhǎng)的距離。最近，美國(guó)科學(xué)家開發(fā)了一種硅膠水母機(jī)器人，它的“肌肉”是由包在碳納米管中的金屬絲制作的，在金屬絲的外面涂了一層金屬鉑。當(dāng)鉑與水中的氫和氧接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，使金屬絲收縮，從而讓水母機(jī)器人“游動(dòng)”起來(lái)。

由于海水中有大量的氫和氧，所以水母機(jī)器人可以通過(guò)海水實(shí)現(xiàn)能源的自給。它們可以在水中自由地漂浮幾個(gè)月甚至幾年。

昆蟲機(jī)器人

受昆蟲的啟發(fā)而制作的機(jī)械人“代爾夫特蠅”，是最具特點(diǎn)的飛行機(jī)器人之一。它就像一只蜻蜓，用兩組翅膀飛行。

“代爾夫特蠅”重2.8克，翅膀?qū)捈s1米，可以以每秒近5米的最高速度飛行3分鐘。“代爾夫特蠅”由遠(yuǎn)程控制。它還攜帶有小型攝像頭，可以將錄像信息無(wú)線傳輸?shù)降孛娴碾娔X里。

“代爾夫特蠅”的設(shè)計(jì)用途是飛入坍塌樓房的縫隙中搜尋被困人員。比它更輕的后續(xù)產(chǎn)品“代爾納諾蠅”目前也在設(shè)計(jì)之中。

水黽機(jī)器人

科學(xué)家早就開發(fā)出了像水黽一樣可以在水面行走的機(jī)器人，但他們還想復(fù)制昆蟲在水面上跳躍的能力。研究發(fā)現(xiàn)，水黽之所以能夠完成這種動(dòng)作，是因?yàn)樗鼈兊耐染哂谐瑥?qiáng)的疏水性，使得它們可以利用水的表面張力在水面上“跳蹦床”。

為了防止微型機(jī)器人下沉（盡管它的重量只有約11克，但仍然比真的水黽重1000倍），中國(guó)科學(xué)家用疏水的泡沫鎳制作機(jī)器人的腳。這種機(jī)器人一次可以跳35厘米遠(yuǎn)，其應(yīng)用前景非常廣泛，包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)。

變色機(jī)器人

有些動(dòng)物可以改變自己身體的顏色，這樣做既可以達(dá)到偽裝的目的，也方便同類之間進(jìn)行交流。科學(xué)家綜合了海星和章魚的這一特征，模仿制作了一款變色機(jī)器人。

這種柔軟的可爬行的機(jī)器人是用硅橡膠制作的，在它的身上布滿了裝有各種顏色液體的管子，可以通過(guò)控制液體的顏色使它同周圍的環(huán)境融為一體。相反，也可以通過(guò)液體發(fā)光讓它引起人們的注意。后一應(yīng)用可以在搜救工作中發(fā)揮作用，使那些身陷困境的人們能注意到機(jī)器人。

鴕鳥機(jī)器人

鴕鳥擁有又長(zhǎng)又輕的腿，這使得它們以每小時(shí)64千米的速度奔跑很長(zhǎng)距離而不用消耗太多的能量。這種身材瘦長(zhǎng)的鳥類啟發(fā)美國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種擅長(zhǎng)跑步的機(jī)器人。

由美國(guó)國(guó)防部資助的這種擁有一雙快腿飛鴕的“快跑者”機(jī)器人以每小時(shí)35千米的速度奔跑，很可能被應(yīng)用于未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)中。這種可快速移動(dòng)作業(yè)的機(jī)器人將來(lái)也會(huì)被用于救災(zāi)。

蟑螂機(jī)器人

當(dāng)蟑螂和壁虎受到驚嚇時(shí)，它們通常會(huì)快速跳離它們所在的平臺(tái)，用后腿抓住平臺(tái)的邊緣，像擺鐘一樣擺動(dòng)身體至平臺(tái)的背面，然后逃走。

在災(zāi)區(qū)進(jìn)行搜救工作的機(jī)器人的先決條件是：能夠在任何環(huán)境下移動(dòng)。而美國(guó)科學(xué)家發(fā)明的蟑螂機(jī)器人就能夠以與蟑螂和壁虎相同的方式在平臺(tái)邊沿?cái)[動(dòng)。

機(jī)器狗

大多數(shù)機(jī)動(dòng)車都不能在泥濘的、冰雪覆蓋的公路或陡坡上行駛。但是，很多動(dòng)物靠腿就可以輕松地做到這一點(diǎn)。正是模擬動(dòng)物的這個(gè)特點(diǎn)，科學(xué)家制造了一只四條腿的機(jī)器狗。

機(jī)器狗的長(zhǎng)和高均約90厘米，重約110千克。因?yàn)楸裙分氐枚啵运梢栽谪?fù)載150千克的情況下行走、奔跑和爬坡。美國(guó)軍方希望用它充當(dāng)馱畜，讓它在機(jī)動(dòng)車不能行駛的地方運(yùn)送物資。

機(jī)器狗由一個(gè)連接著50個(gè)傳感器的電腦控制，以幫助它保持身體平衡，并在它偏離路線時(shí)為它指路。機(jī)器狗的四肢由一個(gè)液壓系統(tǒng)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)為其提供能量。這是科學(xué)家模擬哺乳動(dòng)物移動(dòng)四肢的方式設(shè)計(jì)的。機(jī)器狗的最高時(shí)速為每小時(shí)6.5千米，充一次電可行走19千米以上。

機(jī)器狗現(xiàn)在通過(guò)遠(yuǎn)程遙控，但新版本的機(jī)器狗預(yù)期可以減少對(duì)人類操控的依賴。最新推出的樣品其外形更像驢，運(yùn)行起來(lái)更安靜，并且使用了新的科技，可以自己尋路或者跟在士兵的后面走。

鼩鼠機(jī)器人

伊特魯里亞鼩鼠的胡須是大自然中最靈敏的器官之一（幾乎所有的哺乳動(dòng)物都利用胡須作探測(cè)器，以提高自己的觸覺(jué)）。受此啟發(fā)，英國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種鼩鼠機(jī)器人，它可以用“胡須”來(lái)感知周圍的環(huán)境。

這種機(jī)器人所具備的能力讓它在黑暗或者充滿煙霧的房屋中特別有用。它可以幫助消防員找到出路，并且?guī)椭ㄎ坏却仍娜藗兊奈恢谩?