向动物学习的新型机器人

 
  海鸥机器人

  大家不要被这个漂亮家伙给欺骗了,它其实不是一只真正的鸟,而是一只仿真机器鸟。它的骨架是用碳纤维材料制作的,它的身体是发泡塑料,它的内脏则是电子元件。
 
  德国设计者对海鸥的飞行方式进行研究,利用其生物学原理,设计制造了能像海鸥一样飞行的机器鸟——“智慧鸟”。这个远程控制的机器鸟可以像真鸟一样起飞、飞行和降落。
 
  “智慧鸟”的翅膀宽度为15.6厘米,比真正的海鸥要大一些,但它的重量不足0.5千克。就像它所模仿的鸟一样,这只机器鸟的翅膀被分为两部分,从而获得了飞行能力。内侧的翅膀部分提供推力,外侧的翅膀部分提供动力。一个小型马达控制外侧翅膀部分,可以根据外部风的情况实时调整翅膀的角度。
 
  “智慧鸟”利用尾巴的角度变化来决定它是上升还是下降。尾巴同时还提供一部分推力。通过控制“智慧鸟”的头部,可以使它以全身的力量进行旋转,而这在很大程度上提高了它的可操作性,使它看起来就像一只真正的海鸥。
 
  斑马鱼机器人


  由美国和意大利科学家发明的这个约1.5米长的机器人,不仅模仿了斑马鱼的外观,而且还模仿了斑马鱼尾巴的运动。实验显示,当斑马鱼机器人的尾巴动起来时,其他斑马鱼就会被吸引过来;当它的尾巴不动时,其他斑马鱼就会离开。
 
  水母机器人
 
  如果科学家能够完善水母机器人的构造,那么,未来某一天,就会有一支由水母机器人组成的无敌舰队在海上巡逻。如果给它们装上特定的传感器,它们还可以调查海洋生物分布,监测海水质量,甚至使用过滤器在发生漏油事件后帮助清理海水中的油污。
 
  水母机器人通过简单的动力装置,可在不消耗大量能源的情况下移动较长的距离。最近,美国科学家开发了一种硅胶水母机器人,它的“肌肉”是由包在碳纳米管中的金属丝制作的,在金属丝的外面涂了一层金属铂。当铂与水中的氢和氧接触时会产生热量,使金属丝收缩,从而让水母机器人“游动”起来。
 
  由于海水中有大量的氢和氧,所以水母机器人可以通过海水实现能源的自给。它们可以在水中自由地漂浮几个月甚至几年。
 
  昆虫机器人
 
  受昆虫的启发而制作的机械人“代尔夫特蝇”,是最具特点的飞行机器人之一。它就像一只蜻蜓,用两组翅膀飞行。
 
  “代尔夫特蝇”重2.8克,翅膀宽约1米,可以以每秒近5米的最高速度飞行3分钟。“代尔夫特蝇”由远程控制。它还携带有小型摄像头,可以将录像信息无线传输到地面的电脑里。
 
  “代尔夫特蝇”的设计用途是飞入坍塌楼房的缝隙中搜寻被困人员。比它更轻的后续产品“代尔纳诺蝇”目前也在设计之中。
 
  水黾机器人
 
  科学家早就开发出了像水黾一样可以在水面行走的机器人,但他们还想复制昆虫在水面上跳跃的能力。研究发现,水黾之所以能够完成这种动作,是因为它们的腿具有超强的疏水性,使得它们可以利用水的表面张力在水面上“跳蹦床”。
 
  为了防止微型机器人下沉(尽管它的重量只有约11克,但仍然比真的水黾重1000倍),中国科学家用疏水的泡沫镍制作机器人的脚。这种机器人一次可以跳35厘米远,其应用前景非常广泛,包括水质监测。
 
  变色机器人
 
  有些动物可以改变自己身体的颜色,这样做既可以达到伪装的目的,也方便同类之间进行交流。科学家综合了海星和章鱼的这一特征,模仿制作了一款变色机器人。
 
  这种柔软的可爬行的机器人是用硅橡胶制作的,在它的身上布满了装有各种颜色液体的管子,可以通过控制液体的颜色使它同周围的环境融为一体。相反,也可以通过液体发光让它引起人们的注意。后一应用可以在搜救工作中发挥作用,使那些身陷困境的人们能注意到机器人。
 
  鸵鸟机器人
 
  鸵鸟拥有又长又轻的腿,这使得它们以每小时64千米的速度奔跑很长距离而不用消耗太多的能量。这种身材瘦长的鸟类启发美国科学家研发了一种擅长跑步的机器人。
 
  由美国国防部资助的这种拥有一双快腿飞鸵的“快跑者”机器人以每小时35千米的速度奔跑,很可能被应用于未来的战争中。这种可快速移动作业的机器人将来也会被用于救灾。
 
  蟑螂机器人

  当蟑螂和壁虎受到惊吓时,它们通常会快速跳离它们所在的平台,用后腿抓住平台的边缘,像摆钟一样摆动身体至平台的背面,然后逃走。
 
  在灾区进行搜救工作的机器
 
  人的先决条件是:能够在任何环境下移动。而美国科学家发明的蟑螂机器人就能够以与蟑螂和壁虎相同的方式在平台边沿摆动。
 
  机器狗
 
  大多数机动车都不能在泥泞的、冰雪覆盖的公路或陡坡上行驶。但是,很多动物靠腿就可以轻松地做到这一点。正是模拟动物的这个特点,科学家制造了一只四条腿的机器狗。
 
  机器狗的长和高均约90厘米,重约110千克。因为比狗重得多,所以它可以在负载150千克的情况下行走、奔跑和爬坡。美国军方希望用它充当驮畜,让它在机动车不能行驶的地方运送物资。

  机器狗由一个连接着50个传感器的电脑控制,以帮助它保持身体平衡,并在它偏离路线时为它指路。机器狗的四肢由一个液压系统控制,发动机为其提供能量。这是科学家模拟哺乳动物移动四肢的方式设计的。机器狗的最高时速为每小时6.5千米,充一次电可行走19千米以上。
 
  机器狗现在通过远程遥控,但新版本的机器狗预期可以减少对人类操控的依赖。最新推出的样品其外形更像驴,运行起来更安静,并且使用了新的科技,可以自己寻路或者跟在士兵的后面走。
 
  鼩鼠机器人
 
  伊特鲁里亚鼩鼠的胡须是大自然中最灵敏的器官之一(几乎所有的哺乳动物都利用胡须作探测器,以提高自己的触觉)。受此启发,英国科学家研发了一种鼩鼠机器人,它可以用“胡须”来感知周围的环境。
 
  这种机器人所具备的能力让它在黑暗或者充满烟雾的房屋中特别有用。它可以帮助消防员找到出路,并且帮助定位等待救援的人们的位置。

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