工程师从自然界中汲取灵感，创造出像鸟一样的机器人

斯坦福大学的工程师马克·库特科斯基（Mark Cutkosky）和戴维·伦廷克（David Lentink）曾在斯坦福大学的实验室工作，后来转到荷兰的格罗宁根大学，他们开发了一种可以栖息和携带物体的鸟类机器人。

威廉·罗德里克（William Roderick），博士，是两所实验室的研究生。

“模仿鸟类飞行和栖息并不是一件容易的事，”罗德里克说。“经过数百万年的演化，它们使起飞和降落看起来如此简单，即使在森林中复杂和多变的树枝中也是如此。”

研究人员多年来一直在研究受动物启发的机器人和受鸟类启发的空中机器人，这导致了新型栖息机器人的开发。

该机器人在12月1日发表在科学机器人期刊上。

该设备被称为“刻板的自然启发的空中抓握器”，或SNAG。当它附着在四轴飞行器无人机上时，结果是一个可以飞行、栖息在不同表面、抓取和携带物体的机器人。研究人员使用该机器人来比较不同类型的鸟脚排列，并测量俄勒冈森林的微气候。

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以前关于鹦鹉的研究

该团队以前关于鸟类的研究涉及鹦鹉，它们是第二小的鹦鹉物种。这些鸟被高速摄像机记录，当它们在特殊的栖息物之间飞来飞去时，这些栖息物以不同的大小和材料表示。这些栖息物包含传感器，捕捉了鸟类起飞、降落和栖息时的物理力。

罗德里克是论文的第一作者。

“令我们惊讶的是，无论它们降落在什么表面，它们都执行相同的空中动作，”罗德里克说。“它们让脚处理表面质地的可变性和复杂性。”这种公式化的行为出现在每只鸟的降落中，这就是为什么SNAG中的“S”代表“刻板”的原因。

SNAG的结构

SNAG与鹦鹉类似，它以相同的方式接近每次降落。然而，由于四轴飞行器的大小，SNAG基于猎鹰的腿。它不是骨骼，而是具有3D打印结构，并且它有电机和鱼线作为肌肉和腱。

机器人的每条腿都有自己的电机，可以使其来回移动，还有一个额外的抓握电机。机器人腿中的一个机构帮助它吸收着陆冲击能量，然后被被动地转化为抓握力。这有助于创建一个强大且高速的爪子，可以在20毫秒内触发关闭。SNAG的脚踝在它包裹住一根树枝时锁定，位于右脚的加速度计报告当它着陆时，触发平衡算法以实现稳定。

潜在应用

像SNAG这样的机器人有很多潜在的应用，例如搜索和救援任务和野火监测。它还可以附着在其他技术上，而不是无人机，并可以与鸟类一起放置，以便更深入地了解鸟类生物学。

根据罗德里克的说法，一个最有前途和最令人兴奋的潜在应用是环境研究。该团队在机器人上附加了温度和湿度传感器，然后使用它来记录俄勒冈州的微气候。

“这项工作背后的一个基本动机是创造工具来研究自然世界，”罗德里克说。“如果我们能拥有一个像鸟一样的机器人，那将会解锁完全新的研究环境的方法。”

新的SNAG机器人无疑将在提高我们的环境研究方面发挥作用，提供以前无法获得的新见解。