化石機(jī)器人學(xué)走路

上圖中這個(gè)化石機(jī)器人的原型是一種早已滅絕的遠(yuǎn)古四足動(dòng)物，名叫“Orobates pabsti”，本文簡(jiǎn)稱它為O先生。O先生大約生活在2.7億年前的二疊紀(jì)，論資排輩，比恐龍的輩分還要大。一位名叫約翰·內(nèi)亞卡圖拉的教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)為O先生量身打造了一個(gè)機(jī)器人替身—OroBOT，用來(lái)研究2.7億年前的遠(yuǎn)古四足動(dòng)物是如何行走的。

約翰教授為何要這么做？他又是如何讓O先生的機(jī)器人替身學(xué)走路的？接下來(lái)，讓我們一起去破解這些有趣的謎團(tuán)。

為什么要讓OroBOT學(xué)走路？

二疊紀(jì)是遠(yuǎn)古生物從海洋逐漸“走”向陸地的關(guān)鍵時(shí)期。包括約翰教授在內(nèi)的很多科學(xué)家都非常好奇，這些生物是以怎樣的步態(tài)開(kāi)啟它們的陸地生活的。由于O先生是目前被發(fā)現(xiàn)的，能將完整的骨骼化石與足跡化石聯(lián)系起來(lái)的最古老的生物，于是，它的替身—OroBOT順理成章地成了最合適的研究對(duì)象。

讓OroBOT學(xué)走路分幾步？

500多步！

第1步：用計(jì)算機(jī)構(gòu)建出O先生化石的三維模型。

第2步：利用3D打印技術(shù)制造一個(gè)與O先生的化

石結(jié)構(gòu)相同的機(jī)器人替身——OroBOT。

第3步：用OroBOT模擬蠑螈貼地行走的步態(tài)。

第4步：用OroBOT模擬鱷魚(yú)抬腹行走的步態(tài)。

第5步：用OroBOT模擬蜥蜴抬起上半身行走的步態(tài)。

……

在總計(jì)模擬了512種步態(tài)，并撞斷了OroBOT的一根“肋骨”后，約翰教授的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了最適合O先生骨骼結(jié)構(gòu)的行走步態(tài)—先抬高四肢，再將其伸直，讓身體遠(yuǎn)離地面，像鬣蜥一樣昂首闊步地移動(dòng)。而在此之前，科學(xué)界普遍認(rèn)為，早期的陸地四足動(dòng)物行走時(shí)身體是靠近地面的，是緩慢、笨拙的行走者。

化石機(jī)器人OroBOT幫助科學(xué)家了解到，遠(yuǎn)古四足動(dòng)物比人類(lèi)想象的更早地開(kāi)啟了先進(jìn)的行走模式。除了OroBOT，還有許多仿生機(jī)器人也在科研領(lǐng)域做出了卓越的貢獻(xiàn)。

形形色色的仿生機(jī)器人

飛檐走壁：壁虎機(jī)器人

壁虎之所以能飛檐走壁，全仰仗它爪子上那50萬(wàn)根剛毛。這些細(xì)小的剛毛能夠與接觸面產(chǎn)生巨大的摩擦力，支撐它的體重。美國(guó)斯坦福大學(xué)的教授馬克·庫(kù)特科斯基開(kāi)發(fā)出一款叫作“黏蟲(chóng)”的壁虎機(jī)器人。它小小的爪子上附著有數(shù)百萬(wàn)根剛毛，這使得它能在背負(fù)攝像機(jī)等重物的情況下，像壁虎一樣在墻壁、玻璃甚至天花板上行動(dòng)自如，勝任各種救援和勘探工作。

柔術(shù)大師：章魚(yú)機(jī)器人

哈佛大學(xué)的研究人員制造出了一個(gè)全軟體的章魚(yú)機(jī)器人。這款機(jī)器人通過(guò)控制體內(nèi)氣體的流動(dòng)來(lái)運(yùn)動(dòng)。它由液體燃料供電，無(wú)須電池，全身軟乎乎的，就像章魚(yú)一樣，可以穿過(guò)狹小的空間。

潛水先鋒：蝠鲼機(jī)器人

新加坡國(guó)立大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)了一種會(huì)游泳的仿生機(jī)器人，其外形酷似真正的蝠鲼—又扁又大。它能在水下以70厘米每秒的速度游動(dòng)超過(guò)10個(gè)小時(shí)。

蝠鲼是一種行動(dòng)隱秘的海魚(yú)，捕食的時(shí)候幾乎沒(méi)有聲音。通過(guò)模仿它的動(dòng)作，蝠鲼機(jī)器人也有著近乎無(wú)聲的運(yùn)動(dòng)方式，能夠在不干擾海洋生物的情況下，進(jìn)行海底探索、設(shè)備檢修和海洋污染探查等工作。

空中飛俠：狐蝠機(jī)器人

狐蝠是一種大型蝙蝠，但狐蝠在夜間辨別方向通常靠的不是超聲波定位，而是它水汪汪的大眼睛。通過(guò)模仿狐蝠的飛行方式，德國(guó)一家科技公司開(kāi)發(fā)了一款能夠自主飛行的小家伙—狐蝠機(jī)器人。它的翅膀采用了一種柔軟而富有韌性的彈性纖維，由45000個(gè)焊點(diǎn)焊接而成。它能夠在特定空間內(nèi)半自主地移動(dòng)—也就是說(shuō)，它能夠在不消耗能源的情況下，自己飛！

越障高手：蛇形機(jī)器人

美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員通過(guò)觀察響尾蛇的兩種運(yùn)動(dòng)模式—垂直震動(dòng)和波浪式運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了一款能夠輕松爬過(guò)碎石等障礙物的蛇形機(jī)器人。它有16個(gè)關(guān)節(jié)，且相鄰的關(guān)節(jié)保持垂直，這讓它可以實(shí)現(xiàn)多種步態(tài)。美國(guó)國(guó)家航空航天局將使用這種機(jī)器人來(lái)進(jìn)行太空探索。

挖洞高手：蠕蟲(chóng)機(jī)器人

科學(xué)家們從植物的根系和挖洞的蠕蟲(chóng)身上汲取了靈感，開(kāi)發(fā)出一種能快速反應(yīng)、可控的軟體機(jī)器人。它看上去簡(jiǎn)直就像個(gè)丑萌的大蠕蟲(chóng)。但別小看它，它能夠根據(jù)指令精確、快速地挖掘隧道。今后，月球表面的探索工作或許就要依靠它了。

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