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都說大自然的動(dòng)物是生物進(jìn)化的結(jié)晶,完美之至,那生物進(jìn)化的過程中有沒有bug呢? 關(guān)于這個(gè)問題,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員斥巨資,來測(cè)試和檢查六足昆蟲自身行走過程中的改進(jìn)辦法。并且將這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了《自然通訊》雜志上。 上圖是最常見不過的六足昆蟲—蒼蠅,平時(shí)大家可能并不會(huì)細(xì)心觀察,但還是會(huì)了解,蒼蠅的行走速度是很慢的。那是為什么呢? 對(duì)于六足昆蟲來說它們的行走方式是,保持至少三條腿于地面接觸。而就經(jīng)驗(yàn)來講卻是:對(duì)于有腿的動(dòng)物最有效的移動(dòng)方式(尤其是快速移動(dòng))就是你的腿和地面接觸的時(shí)間最短化。其實(shí)這個(gè)原理很容易懂,就拿我們經(jīng)常見到的哺乳動(dòng)物來說,一旦加速起來,動(dòng)物的動(dòng)作就像是一系列的動(dòng)態(tài)跳躍,而非簡(jiǎn)單的加速走。下面兩個(gè)圖就是鮮明的對(duì)比。 進(jìn)一步的理論依據(jù)是:三足步態(tài)往往不能有二足步態(tài)一樣好的效果,對(duì)于六足昆蟲來說,使用雙足步態(tài)卻可以在每個(gè)循環(huán)中得到三個(gè)動(dòng)力沖程而三足步態(tài)卻是兩個(gè)。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員測(cè)試,隨后實(shí)驗(yàn)也證明了這件事:使用兩足要比使用三足快25%。 上面是三足步態(tài),下面是兩足步態(tài) 那么為什么六足昆蟲要選擇效率更低的三足步態(tài)來行走呢? 瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員也做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn):他們?cè)谏n蠅的腳上粘上一層沒有粘性的聚合物,發(fā)現(xiàn)蒼蠅也慢慢變成兩足步態(tài)了。不過,當(dāng)把聚合物去掉,把蒼蠅重新放回光滑表面時(shí),它又換回了三足步態(tài)。 蒼蠅可以穩(wěn)穩(wěn)的趴在豎著的光滑墻壁甚至是玻璃上,得益于它腳底的粘性物質(zhì)。研究人員認(rèn)為步態(tài)的變化可能是昆蟲自己的傳感反饋或腿部的粘連結(jié)構(gòu)造成的。因而他們大膽的猜測(cè),當(dāng)昆蟲的腳一直黏黏的時(shí)候,用三條腿來掙脫與地面的接觸會(huì)更加有力。 正所謂魚和熊掌不可兼得,對(duì)于蒼蠅來說能掛立在墻上顯然要比能走快1/4倍更劃算。而對(duì)于我們要研發(fā)的六足機(jī)器人卻不是那樣,這次仿生就不是最佳的選擇了。 上面是三足步態(tài),下面是兩足步態(tài) 最后膜拜瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院在以上研究基礎(chǔ)之上做的六足仿生機(jī)器人。 雖然過程很復(fù)雜,但結(jié)果卻很簡(jiǎn)單,只為讓我們的六足機(jī)器人走得更快更合理。這也許就是科研的真正意義所在。最后附上瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院對(duì)外公布的視頻。
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