在五只高速攝像機(jī)的注視下，一只名叫加里的小藍(lán)藍(lán)鳥等待著飛行的信號(hào)。斯坦福大學(xué)的研究生，加里的培訓(xùn)師戴安娜·金將她的手指指向距離大約20英寸的鱸魚。這里的特點(diǎn)是鱸魚被聚四氟乙烯覆蓋，使得它似乎不可能穩(wěn)定地抓住。

加里成功著陸特氟隆以及不同材料的其他棲息地，正在教研究人員如何創(chuàng)造像鳥一樣落地的機(jī)器。

“現(xiàn)代空中機(jī)器人通常需要一條跑道或一個(gè)平坦的表面，以便于起飛和降落。對(duì)于一只鳥來說，幾乎所有地方都是潛在的著陸點(diǎn)，即使在城市也是如此?！盋hin說，他是David Lentink實(shí)驗(yàn)室的一員，他是助理機(jī)械工程教授。“我們真的很想了解他們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)以及所涉及的動(dòng)力和力量。”

即使是最先進(jìn)的機(jī)器人在處理不同形狀，大小和紋理的物體時(shí)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有動(dòng)物的抓握能力。因此，研究人員收集了關(guān)于加里和另外兩只鳥如何落在不同種類表面上的數(shù)據(jù)，包括各種天然棲息地和泡沫，砂紙和特氟隆覆蓋的人工棲息地。

“這與要求一名奧運(yùn)體操運(yùn)動(dòng)員在沒有粉手的情況下降落在鐵氟龍覆蓋的高桿上并沒有什么不同，”該論文的高級(jí)作者倫廷克說。然而，這些鸚鵡似乎幾乎不可能讓人看起來毫不費(fèi)力。

通過設(shè)計(jì)傳感器包裝的棲息地，斯坦福大學(xué)的研究人員能夠檢測(cè)到著陸時(shí)鳥類所使用的精確力量?？茖W(xué)家可以利用這些信息來設(shè)計(jì)具有類似能力的飛行機(jī)器人。圖片來源：斯坦福大學(xué)

該組織的研究成果于8月6日在eLife上發(fā)表，其中還包括對(duì)鳥類爪子和腳產(chǎn)生的摩擦力的詳細(xì)研究。通過這項(xiàng)工作，研究人員發(fā)現(xiàn)，鸚鵡的棲息多功能性的秘密就在掌握之中。

“當(dāng)我們看到一個(gè)跑步的人，一只松鼠跳躍的鳥兒或一只飛翔的鳥兒時(shí)，很顯然我們還有很長的路要走，才能使我們的技術(shù)在效率和控制運(yùn)動(dòng)能力方面達(dá)到這些動(dòng)物的復(fù)雜潛力，”威廉·羅德里克說，他是LenTInk實(shí)驗(yàn)室機(jī)械工程專業(yè)的研究生，也是工程學(xué)院Fletcher Jones教授Mark Cutkosky的實(shí)驗(yàn)室?！巴ㄟ^研究已經(jīng)發(fā)展了數(shù)百萬年的自然系統(tǒng)，我們可以在構(gòu)建具有前所未有能力的系統(tǒng)方面取得巨大進(jìn)展?！?/p>

這項(xiàng)研究中的棲息地不是您的平均寵物商店庫存。研究人員將它們縱向分成兩部分，與鸚鵡腳的中心大致對(duì)齊。就鳥類而言，棲息地感覺就像一個(gè)分支，但每一個(gè)都坐在它自己的6軸力/扭矩傳感器的頂上。這意味著研究人員可以捕捉鳥類在多個(gè)方向上施加在鱸魚身上的總力量以及這些力量在兩半之間的差異 - 這表明鳥類在擠壓時(shí)有多么困難。

在鳥類拍到各種大小，柔軟和滑溜的所有九個(gè)力感應(yīng)棲息地后，小組開始分析著陸的第一階段。比較不同的棲息地表面，他們期望看到鳥類接近棲息地的方式和它們降落的力量的差異，但這不是他們發(fā)現(xiàn)的。

“當(dāng)我們第一次處理所有關(guān)于進(jìn)近速度的數(shù)據(jù)以及當(dāng)這只鳥降落時(shí)的力量時(shí)，我們沒有看到任何明顯的差異，”Chin回憶道?！暗髞砦覀冮_始研究腳和爪子的運(yùn)動(dòng)學(xué) - 他們?nèi)绾我苿?dòng)那些的細(xì)節(jié) - 并發(fā)現(xiàn)他們適應(yīng)它們以堅(jiān)持著陸?！?/p>

鳥類包裹腳趾和卷曲爪子的程度取決于它們?cè)谥憰r(shí)遇到的情況。在粗糙或松軟的表面上 - 例如中型泡沫，砂紙和粗糙的木頭 - 它們的腳可以產(chǎn)生很高的擠壓力，而它們的爪子幾乎沒有幫助。在最難掌握的棲息地 - 牙線 - 絲綢木材，鐵氟龍和大樺樹 - 鳥兒更多地蜷縮著它們的爪子，沿著棲息地表面拖動(dòng)它們直到它們有穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

這種可變夾具表明，當(dāng)建造機(jī)器人降落在各種表面上時(shí)，研究人員可以將接近著陸的控制與成功著陸所需的動(dòng)作分開。