動物先鋒

　　壁虎是蜥蜴目動物的一種，幾乎盛產(chǎn)于全球各地。由于對危險現(xiàn)場探查的需要，讓專家們想模仿壁虎，做出一個機器人來，讓這種機器人能夠代替人，出入危機現(xiàn)場，不論這種危險現(xiàn)場是平地，還是懸崖，這種機器人都可以像壁虎一樣任意穿行。
　　在直立墻面能夠行走的機器人，首先要能抓住墻面，其次就是，當(dāng)每抬起一次腳，都要克服重力的吸引，在保證不掉下去的前提下，繼續(xù)向前、向上行走。
　　真空吸附，就是把一個小空間內(nèi)氣體抽干凈，而外界空氣壓力依然存在，這樣會形成物體內(nèi)外表面壓力的不同，讓物體被牢牢地壓住、固定。最初，人們懷疑壁虎爪子具有奇特的抽真空生理結(jié)構(gòu)，讓它能夠牢牢地抓在墻上。的確有一些動物是靠抽真空原理，得以在絕壁行走?？蓪τ诒诨碚f，這個推測似乎并不成立。
　　真空吸附，主要適用于平滑的表面。而壁虎行走在野外，它腳下的路可能是平坦的，也可能粗糙不平，可是壁虎都能一一走過，看來壁虎腳并不是因為具有吸附效果，才能抓在墻上。在大自然中能夠行走于垂直墻面的動物，不只壁虎，還有很多其他的動物。為什么偏偏要選擇壁虎作為模擬對象呢？
　　主要是壁虎超強的粘附能力是其他動物所無法比擬的。大壁虎的體重可以達(dá)到100克以上，最快的爬行速度1秒鐘可以達(dá)到1.5米左右。顯微鏡下的觀察，讓人們發(fā)現(xiàn)了壁虎的奇特之處。也許，就是壁虎腳掌上那一叢叢并不起眼的絨毛，發(fā)揮了奇特作用，能夠讓壁虎行走絕壁。
　　經(jīng)過顯微鏡放大，人們發(fā)現(xiàn)這壁虎的剛毛末端，還有無數(shù)的小分叉，讓這原本很細(xì)的剛毛變得越來越精細(xì)。當(dāng)物體細(xì)小到一定程度，它與接觸物間力的作用就會體現(xiàn)出來。
　　每一根剛毛與垂直墻面間的接觸，都會產(chǎn)生吸引力，幾十萬根剛毛的吸引力，共同形成了一個巨大的拉伸力，讓體重120克左右的大壁虎，可以輕易地被吸附在墻上。壁虎腳上的類似剛毛物質(zhì)具備一定的粘附作用，可以讓壁虎輕而易舉地趴在墻上，可是該如何讓趴在墻上的壁虎動一動，甚至走幾步呢？
　　僅僅擁有像壁虎一樣的剛毛并不能讓機器人自如行走在墻面。不得已，專家們希望再看看壁虎是不是還有別的秘密武器。為了能夠找到壁虎在墻面屋頂自由行走的原因，專家們又不得不開展一個新的研究。
　　
　　
　　一方面用高速攝像，看看壁虎的整個走動過程是怎樣的，同時，把每走一步作用在腳上三維方向的力量測出來。當(dāng)專家放慢壁虎的行走的姿態(tài)，他們發(fā)現(xiàn)了壁虎奇特的行走方式。
　　原來壁虎會根據(jù)不同地形轉(zhuǎn)換行走方式，4只腳之間的密切配合讓它在墻面上行走自如。一種叫做對角運動模式，也就是說，它的左前腿對應(yīng)右后腿，或者反過來，右前腿對應(yīng)左后腿；另外一種運動模式是三角運動模式，通常是三腳處于支撐狀態(tài)，然后有一腳移動，移動了以后，換成另外一個三角形。專家們最后采取了三角步態(tài)來做機器人，一只腳邁步、三只腳抓牢墻面的行走方式，這讓壁虎機器人的行走逐漸流暢起來。
　　雖然目前，壁虎腳掌還有很多尚待研究的秘密，壁虎機器人也只能在光滑墻面行走，但不遠(yuǎn)的將來，它一定可以越走越快。
　　人們對于從動物身上獲取靈感的探索從未停止。西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院的高廣林博士和他的團隊也正在研究一款動物機器人，他們根據(jù)鳥兒飛行原理而研發(fā)出來的飛行器叫做微型撲翼飛行器。
　　這只機器小鳥在天空中飛起來的時候，真是像極了一只真正的小鳥。除了能夠低空飛行，機器小鳥還有一個作用，它在空中飛行盤旋時，總會有一些真鳥被吸引過來一起跟飛。
　　在一次試飛中，機器小鳥遇到了一只烏鴉，這只烏鴉對于機器小鳥很有敵意，跟著機器小鳥飛了很久。還有一次在成都，機器小鳥飛行的時候，遇到一只老鷹，老鷹試圖攻擊它，圍著它轉(zhuǎn)了幾圈，然后，老鷹就嘗試抓機器小鳥，但是并沒有把機器小鳥打下來，它很無奈也就飛走了。
　　利用機器小鳥會吸引很多真正鳥類跟飛的特點，它可以被放在機場上空飛行，進(jìn)行驅(qū)逐鳥類的工作。這樣的應(yīng)用能有效確保民航飛行的安全，避免過去人工驅(qū)鳥的麻煩?？墒?，研究這樣一款機器小鳥，難道僅僅是作為吸引小朋友的飛行玩具，或者僅僅為了驅(qū)鳥，它還有什么本領(lǐng)呢？2011年5月，西安市戶外救援隊接到一個救援任務(wù)，一位學(xué)生孤身一人在秦嶺山中走失，已經(jīng)一天一夜沒有回家。于是救援隊想借助西北工業(yè)大學(xué)的無人機技術(shù)，在大范圍內(nèi)進(jìn)行一個搜索，以盡快鎖定目標(biāo)，減少人力和時間的投入。
　　他們的撲翼飛行器目前裝載的有效載荷主要就是一個微型數(shù)字?jǐn)z像機，用于對地面的一些目標(biāo)進(jìn)行拍攝，它可以在一定的高空，很清晰地分辨地面的房屋、車輛、人員這樣的目標(biāo)。
　　鳥兒飛走之后，很快就順利傳回了它拍攝到的地面信息?？墒怯捎跁艿娇諝鈹_動以及機翼撲動的影響，它傳回來的畫面穩(wěn)定性差的問題又如何解決呢？
　　原來，機器小鳥配備了后臺圖像處理系統(tǒng)，實時傳回的抖動畫面經(jīng)過處理，可以變得非常穩(wěn)定，為救援指揮中心決策提供了可靠的信息。經(jīng)過十多分鐘的搜索，救援人員終于通過實時傳回來的航拍圖像，看到大山深處搭建的一個帳篷。通過機器小鳥傳回的畫面，救援隊員緊接著通過畫面中目標(biāo)的坐標(biāo)，根據(jù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)再次進(jìn)行計算和分析，最終確定了迷路學(xué)生的位置。搜救隊員根據(jù)精確計算出的位置，迅速趕到出事地點，經(jīng)過細(xì)心的搜索，搜救隊員及時救出了這名迷路的學(xué)生。
　　縱觀飛行器的發(fā)展歷史，近年來，隨著微電子和微機械等技術(shù)的飛速發(fā)展，飛行器的設(shè)計開始出現(xiàn)一種向小型化、微型化發(fā)展的新趨勢。微型飛行器的研究已經(jīng)逐漸演變?yōu)槭澜绶秶娘w行器和機器人領(lǐng)域的研究熱點，而飛行器要微型化，機翼的設(shè)計就顯得非常重要。西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院設(shè)計的這種飛行器就采用了撲翼的設(shè)計，顧名思義，這種飛行器的機翼是模仿鳥類的翅膀撲動而得來的靈感。
　　撲翼飛行器通過撲動一對或多對機翼，產(chǎn)生飛行所需的升力和推力，通過無線電遙控或自主飛行系統(tǒng)進(jìn)行飛行控制，并能夠攜帶一定的有效載荷執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。這個特點，是其他飛行器無法比擬的優(yōu)勢。
　　近年來，針對撲翼飛行器中的空氣動力學(xué)研究成果表明，撲翼飛行器機翼的撲動，使得其飛行姿態(tài)與自然界的飛行動物十分類似，地面人員幾乎無法用肉眼區(qū)分它與鳥類的區(qū)別，這使得撲翼飛行器具有極好的欺騙性和隱蔽性，具有很高的作戰(zhàn)效能和戰(zhàn)場生存能力。
　　微型撲翼飛行器是一個涉及多學(xué)科的高新技術(shù)領(lǐng)域，這項研究在一定程度上反映一個國家的科技水平，不僅對國防建設(shè)有重大意義，同時也能夠在多個民用領(lǐng)域獲得應(yīng)用。在不久的將來，微型撲翼飛行器必將應(yīng)用在多維空間，成為我們未來生活的新伴侶。
　　山東大學(xué)機器人研究中心有個長得很奇怪的機器人被命名為大狗，與以往各種機器人不同的是，大狗并不依靠輪子行進(jìn)，而是通過4條鐵腿行走，因此又叫四足機器人。
　　大狗的4條腿完全模仿動物的四肢設(shè)計，內(nèi)部安裝有特制的減震裝置。
　　它的行進(jìn)速度可達(dá)到每小時7千米，能夠攀越35°的斜坡，可攜帶重量超過150千克的武器和其他物資。
　　這種機器狗的體型與大型犬相當(dāng)，具有極強的適應(yīng)能力。它可以為士兵運送彈藥、食物和其他物品，能夠行走和奔跑，而且還可跨越一定高度的障礙物。
　　可不要小瞧了這個四足機器大狗，它的越野能力和負(fù)重能力還真挺讓人驚訝。在惡劣的環(huán)境下，它也能堅持完成任務(wù)。因為在山地，無論是悍馬還是其他型號的越野車，越野能力總是有限的，爬不了山。在山上沒路時，就只好用這種足式機器人來運輸，再就是外星探測，比如月球、火星這種地方，也可以用這種工具。
　　四足仿生機器人在快速奔跑的時候，至少有兩條腿是抬起來的，所以它在奔跑的時候是不穩(wěn)定的，因此動態(tài)穩(wěn)定控制非常重要，這是一個非常關(guān)鍵的技術(shù)。
　　山東大學(xué)機器人研究中心的這臺仿生四足機器人，目前還不能真正走出實驗室，在它的動力系統(tǒng)研制方面，目前仍然存在一些技術(shù)難題。在實驗室里我們看到，四足機器人現(xiàn)在還需要龐大的柴油發(fā)動機為它提供動力，可是在實際的應(yīng)用中，如果它總是帶著這個發(fā)動機，可怎么工作呢？這個機器人整體的重量，將來應(yīng)該是120千克左右，所以這個機載的液壓動力系統(tǒng)必須進(jìn)行微型化設(shè)計。
　　自古以來，自然界就是人類各種技術(shù)思想、工程原理及重大發(fā)明的源泉。種類繁多的生物經(jīng)過長期的進(jìn)化過程，使它們能適應(yīng)環(huán)境的變化，從而得到生存和發(fā)展。動物是人類的好朋友，但是只有少數(shù)幾種動物通過訓(xùn)練可以完成人們發(fā)出的一些指令，而通過仿生學(xué)的原理制造的這些小鳥、大狗、壁虎機器人雖然現(xiàn)在還是在實驗階段，但是在不久的將來他們一定會更加完美，在特殊的情況下成為“動物先鋒”為人們排憂解難。