
一条蛇能够振奋湿滑的沙丘的能力可以激发可以进行搜索和救援任务,检查危险废物的机器人的新技术,甚至探索古代金字塔。
一项新的研究看了北美居住的居民响尾蛇(Creamus carstetes),一种以有毒的咬人而闻名的生物,而不是其优美的动作。但是这条蛇可以爬上沙质斜坡而不会向下滑到底部 - 这是很少的壮举蛇种可以完成。
Snakelike或Bimbless,机器人有几个原因对科学家着迷。首先,他们缺乏腿部,车轮或轨道意味着他们不会经常陷入车辙,也不会被颠簸阻塞。它们还可以用于访问其他机器人无法到达的区域,或者探索对人类不安全的地方。 [仿生:7聪明的技术受自然启发这是给出的
侧壁颤抖
为了仔细研究他们的现场学习科目,研究人员前往亚特兰大动物园,在那里他们能够检查六个sidewinder响尾蛇。他们在一张特殊设计的倾斜桌子上测试了蛇,上面覆盖着松散的砂沙。
进行了54次试验,六只蛇中的每一个都在沙质桌子上滑了9次,每次陡峭程度不同。随着蛇的临时努力沙丘,高速摄像机跟踪了他们的动作,并注意到他们的身体在向上移动时与沙子接触的位置。
研究人员发现,Sidewinder蛇能辜负他们的名字。湿滑的生物在侧向运动中向上移动了沙质的斜坡,他们的头指向斜坡的顶部,其余的身体水平移动到斜坡上。然后,研究人员更仔细地研究了侧面如何进行这些复杂的运动。
该研究的合作者兼乔治亚技术学院的生物力学副教授丹尼尔·戈德曼(Daniel Goldman)表示:“蛇在任何瞬间及时增加了与表面接触的身体数量。”他补充说,具体来说,蛇在驶过斜坡时碰到沙子的身体数量翻了一番。
蛇的身体部分在上升期间触摸沙子的部分从未滑落在斜坡上,因为生物施加适量的力量高盛告诉《现场科学》,在其动作中,使沙子下面的沙子无法滑动。
蛇机器人
为了充分利用他们对侧向的新发现,高盛和他的同事与匹兹堡卡内基·梅隆大学机器人学院的教授Howie Choset取得了联系。多年来一直在开发有障碍的机器人的Choset已经开发一个蛇形机器人在实验室和现实情况下,这都表现良好。但是,在现场测试中,他的滑动机已经遇到了一个特定的问题。
高盛说:“这些家伙多年来一直在多种多样的基质中进行机器人的侧向,但在沙质斜坡上遇到了很多麻烦。”
为了使机器人在沙丘上移动,研究人员应用了他们现在对侧向响尾蛇运动模式的了解。他们对机器人进行了编程,以便当它滑到坡度时,更多的身体将与地面接触。他们还应用了对力学学到的知识,这使机器人能够以这种方式移动其重量,从而使其不断向上向上移动,而不会向下滚动。
现在,Choset的蛇机器人可以在艰难的地形上移动,可以更好地处理它可以解决的任务。
Choset告诉Live Science:“由于这些机器人的横截面狭窄,它们相对光滑,因此它们可以适合人们和机械无法访问的地方。”
例如,这些有限的机器人可以在搜索任务,由于湿滑的机器可以爬进倒塌的建筑物,并寻找被困在里面的人而不会干扰损害的结构。蛇机器人也可以被发送到可能容纳危险物质(例如核废料)的容器中,以取样并向Hazmat专家报告。
Choset还表示,这些机器人的侧向能力可能会在考古遗址中派上用场。他说,例如,有一天,机器人可以用来探索金字塔或坟墓的内部。
未参与新研究的瑞士联邦技术研究所(EPFL)的BioBobotics实验室负责人Auke Ijspeert表示,这项研究代表了生物学家与机器人之间的关键合作。
IJSPEERT告诉Live Science:“我认为这是一个非常令人兴奋的项目,为生物界面的两个目标做出了贡献。”
IJSPEERT说:“一方面,他们从生物学中汲取了灵感,为机器人设计了更好的控制方法。” “通过查看蛇在蛇中的发生方式,尤其是在斜坡上,他们发现了动物使用的策略,当他们在机器人上测试它时,它确实可以提高机器人的攀爬能力。”
他说,研究人员还实现了生物体技术的第二个目标,即使用机器人作为科学工具。通过测试机器人蛇可以成功爬上沙子的不同速度,研究人员能够准确地指出真实的蛇在这些湿滑的斜坡上的速度。
“这是一个很好的例子,说明机器人如何帮助生物学以及生物学如何帮助机器人技术。”
该研究今天在线(10月9日)在线发表杂志科学。
关注伊丽莎白·巴勒莫 @Techepalermo。遵循现场科学@livescience,,,,Facebook和Google+。原始文章现场科学。