机器人如何像鸟一样降落小宝

机器人如何像鸟一样降落？

在五个高速摄像机的注视下，一只叫加里的淡蓝色小鸟在等待信号飞翔。斯坦福大学研究生和加里的培训师戴安娜将她的手指指向大约20英寸远的栖息处。这里要注意的是，栖息处被铁氟龙覆盖，似乎无法稳定地抓住

加里成功地将铁氟龙以及其他各种材质的材料触地得分，正教给研究人员如何制造像鸟一样着陆的机器。

詹姆表示：“现代空中机器人通常需要跑道或平坦的表面才能轻松起飞和降落。对于鸟类来说，即使在城市，几乎所有地方都是潜在的降落地点。”机械工程学教授。“我们真的很想了解他们如何做到这一点以及所涉及的动力和力量。”

当处理形状，大小和质地不同的物体时，即使是最先进的机器人也无法接近动物的抓握能力。因此，研究人员收集了有关加里和另外两只鸟类如何在不同种类的表面上着陆的数据，包括各种天然栖息地和被泡沫，砂纸和铁氟龙覆盖的人工栖息地。

该论文的资深作者伦滕克说：“这与要求奥林匹克体操运动员不用用手握住特氟隆覆盖的高杆就没什么不同。” 然而，鹦鹉却使人类看上去几乎不费吹灰之力。

通过设计传感器密集的栖息处，斯坦福大学的研究人员能够检测鸟类着陆时所施加的精确力。科学家可以使用这些信息来设计具有类似能力的飞行机器人。信用：斯坦福大学

该小组的研究于8月6日发表在eLife上，还包括对鸟爪和脚产生的摩擦的详细研究。通过这项工作，研究人员发现，鹦鹉的栖息多功能性的奥秘就在握把上。

“当我们看着一个人奔跑，松鼠跳跃或飞翔的鸟时，很明显，我们的技术要想达到这些动物的复杂潜能，无论是从效率还是在运动能力上，都还有很长的路要走，” Lentink实验室的机械工程研究生以及工程学院Fletcher Jones主席Mark Cutkosky实验室的机械工程研究生William Roderick说。“通过研究已经发展了数百万年的自然系统，我们可以在构建具有空前能力的系统方面取得长足的进步。”

坚持着陆

这项研究的重点不是您的平均宠物店存货。研究人员将它们在与鹦鹉脚中心大致对齐的点上纵向分成两部分。就鸟类而言，栖息地感觉就像是一个单独的树枝，但每半部分都坐在自己的6轴力/扭矩传感器上。这意味着研究人员可以捕获鸟类在多个方向上施加的总力，以及这些力在两半之间的差异-这表明了鸟类挤压的力度。

在鸟类飞到所有9个大小，柔软度和滑爽度的力感栖息点之后，该小组开始分析着陆的第一阶段。比较不同的栖息地表面，他们希望看到鸟类接近栖息地的方式以及它们着陆的力的不同，但这并不是他们发现的。

Chin回忆说：“当我们第一次处理所有关于进近速度和鸟类着陆时的力的数据时，我们没有发现任何明显的差异。” “但是后来我们开始研究脚和爪的运动学-它们如何移动它们的细节-并发现它们已经适应了它们以保持着陆。”

鸟类包裹脚趾并弯曲其爪的程度取决于它们着陆时遇到的情况。在粗糙或潮湿的表面上，脚的爪子几乎没有帮助，它们的脚可能会产生很大的挤压力。在最难抓住的栖息地上—绢丝木，铁氟龙和大桦树上—鸟儿使它们的爪子更多地卷曲，将它们沿栖息器表面拖动，直到稳固立足为止。

这种可变的抓握力表明，当构建机器人在各种表面上着陆时，研究人员可以将接近着陆的控制与成功着陆所需的动作分开。

他们的测量结果还表明，鸟类能够在短短的1到2毫秒内将爪子从一个可抓握的凸起或凹坑重新定位到另一个。

鸟和机器人

Cutkosky和Lentink实验室已经开始表征鹦鹉如何从不同的表面起飞。结合他们先前探索鹦鹉如何在环境中导航的工作，该小组希望这些发现可以导致更多灵活的飞行机器人。

Chin说：“如果我们能够应用所学到的知识，那么我们就可以开发出可以在各种不同环境中从空中过渡和从空中过渡的双峰机器人，并提高我们今天所拥有的空中机器人的多功能性。”

为此，罗德里克正在努力设计模仿鸟类抓地形式和物理原理的机制。

罗德瑞克说：“我感兴趣的这项工作的一个应用是让栖息的机器人能够像一个小小的科学家团队一样，为森林或丛林的野外研究自动进行录音。” “我真的很喜欢从工程学的基础上汲取灵感，并将其应用于新的领域，以突破先前已实现和已知的极限。”

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