蜥蜴的启发:为机器人装条尾巴

跳跃的蜥蜴向机器人传递了一条信息：获取一条尾巴！美国加州大学伯克利分校的师生研究了蜥蜴在滑倒和绊倒时如何成功地完成跳跃，他们发现蜥蜴是通过向上摆动尾巴来防止在岩石上栽跟头的。

“我们第一次发现，蜥蜴通过上下摆动它们的尾巴来抵消自己身体的转动，从而保持稳定。”研究小组组长、加州大学伯克利分校综合生物学教授罗伯特•福尔（Robert J. Full）说。 “从蜥蜴尾巴得到启发，人类将可能研制更敏捷的搜救机器人，能更迅速地检测到化学、生物或核武器危险。”

福尔教授说：“像电影《侏罗纪公园》中所描述的迅猛龙这类敏捷的四足恐龙，可能也使用它们的尾巴来保持身体的稳定，防止向前倾倒。”他说，由于恐龙肌肉反应更迅速，它们可以比蜥蜴更有效地通过摆动尾巴来控制身体的姿势。

新的研究验证了一个40年来的猜测：两足兽脚类恐龙――鸟类的祖先，在奔跑、躲避障碍物或捕食时使用它们的尾巴作为平衡器。在福尔的教学实验室里，学生们能了解到蜥蜴在脚底打滑时是怎样恢复姿势的。福尔和他的学生还使用高速摄像和动作捕捉技术，记录了一只非洲蜥蜴在不同光滑程度的平台上是如何进行跳跃的。

当研究小组在一个名叫“泰尔博特”（Tailbot）的机器车上加了一条尾巴之后，他们发现要想抵消滑倒的影响并不像在空中扔一条尾巴那样简单。机器人必须积极地调整尾巴的角度，使其刚好可以保持直立。

研究人员在分析了蜥蜴如何使用它的尾巴抵消旋转后，创建了一个数学模型，并应用到泰尔博特上，以便更好地了解动物的技能。有尾巴但没有从传感器反馈身置信息时，泰尔博特从坡道上开出时俯冲而下，很像蜥蜴起跳时的情景。然而，当身置信息被检测到并反馈到尾部的马达上后，泰尔博特就能够在半空中稳定它的身体。被积极控制的尾巴通过摆动，有效地重新定向了身体的角动量，就像跳跃的蜥蜴那样。

当科研人员让泰尔博特俯冲时，它能在摔掉腿之前调节自身――尾巴的价值就在于此。机器人远不及动物那样敏捷，所以任何可以使机器人更稳定的技术都是一个进步。

宸 子/编译

内容来源：Science Daily网站