像蜈蚣一樣搖擺起來吧,機器人
蜈蚣移動的速度非常快。當有一隻蜈蚣直奔著你而來的時候,你也許都沒空去揣摩它的敏捷性。
因此也許我們之所以會害怕蜈蚣,是因為我們對蜈蚣移動的敏捷性和跨越障礙的靈巧性了解不夠。日本京都大學的研究人員們並未被蜈蚣嚇到,他們已經對這個問題有了透徹的了解。他們利用電腦模擬和機器人找到了問題的答案。
這些研究人員深入了解的,是運動力學本身的特性,即馴化不穩定性,這個也許是劣勢的因素正是蜈蚣成功的關鍵要素。
研究的主要科學家Shinya Aoi解釋道:「蜈蚣在移動的過程中,它們的許多腿都在地面上對抗重力支撐著它們的身體,併產生推動力和減速力。它們的許多腿都被約束在地面,這種約束會妨礙它們的運動可操作性。」
蜈蚣利用不穩定性克服了這些約束,產生了它在運動時那標誌性的身體上下起伏的運動特徵。
Aoi表示:「我們的團隊研發出一種蜈蚣數學模型,發現蜈蚣在直走時會通過改變它們的移動速度和機體軸線的柔韌性,來達到超臨界霍普夫分岐,從而讓它們的身體呈現出不穩定和起伏不定的狀態。」
該團隊一開始利用計算機模型進行研究,後來他們又做出分段的多腿機器人,得以複製出蜈蚣的移動,包括它們那類似波浪一樣的身體動作。
但Aoi及其同事並不滿足於僅僅馴服這種令人毛骨悚然的小爬蟲。
他表示:「此研究給動物的智能運動功能中懸而未決的問題提供了解決線索,這是生物科學領域中的重要見解。」他指出在動物運動的具體力學中,仍有許多問題懸而未決。
進一步研究下去的話,此類知識能夠幫助人類更好地改善機器人的運動,不論這些機器人有多少條腿。
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