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  仿生学是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的机构和功能原理来研制机器及各种新技术的科学。研究人员日前正是从现代蜥蜴和已经灭绝的史前恐龙那获得启示,通过“尾巴”来维持机器人平衡。

  刚开始在机器人身上所添加的尾巴效果并不明显,因为当时我们对蜥蜴和恐龙在跳跃和空中滑落时尾巴的作用想的过于简单了。

  加州大学伯克利分校(UC Berkeley)生物学教授Robert J. Full介绍道:“蜥蜴在跳跃时会通过摆动上下调整尾巴和身体的角度,控制身体旋转并保持平衡。借助蜥蜴尾巴的灵感,将有助于我们设计更强大的搜寻机器人,以及在危急时刻能更快速的排除生化及核武器的威胁。”

  在电影《侏罗纪公园》里,有一种叫迅猛龙的史前动物也是利用它们的尾巴来作为平衡装置,而且因为它们拥有更强壮的肌肉,它们的尾巴在控制身体平衡的能力上可能要比蜥蜴更高效。

  能在生物学和工程学之间进行跨学科的交流令Full教授十分兴奋,研究文章的第一作者就是机械工程专业的研究生Thomas Libby,研究团队中不同学科背景的科研人员在此研究中能够进行很好的交流和合作。

  哈佛大学生物与进化系的研究生Talia Moore则说道:“这是一件很具有原创性的研究,它基于大量的实验室工作,同时还告诉我们生物学和工程学是可以相互合作,并取得可喜成绩的。”

  Full从事研究工作已有20年的历史,他的研究工作包括揭示壁虎脚趾上的刚毛如何帮助它们在垂直光滑的表面攀爬,到现在寻找它们如何在滑行和空中跳跃时如何利用尾巴来保持身体平衡。该项研究也同时证明了40年前的理论假设,双足行走的兽脚类恐龙在跑动、躲避障碍、追捕猎物时尾巴是它们主要的平衡器官。

  迅猛龙虽然已经灭绝,但我们可以通过研究它们现代的近亲蜥蜴来了解它们尾巴的功能。Full研究团队利用多台高速摄像机以及动画捕捉器,记录了一种名叫红头非洲飞龙蜥蜴(red-headed African Agama lizard)如何在不同平台间跳跃或滑落过程中利用尾巴来控制身体旋转,维持身体平衡的。

  研究人员还据此建立了相关的数学模型,在实验玩具汽车上安装了类似的尾部装置以及用于感知身体位置的小型陀螺仪。在一组对比实验中,安装了感知设备的玩具汽车,能随时回馈其身体位置,并对尾部进行适当调整,在空中的身体平衡稳定性比没装小型陀螺仪的玩具汽车要更高。

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channelId 1 1 专家借助恐龙获启示 “尾巴”维持机器人平衡 1 仿生学是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的机构和功能原理来研制机器及各种新技术的科学。研究人员日前正是从现代蜥蜴和已经灭绝的史前恐龙那获得启示,通过“尾巴”来维持机器人平衡。