应用、伦理与前沿

仿生机器人

仿生机器人,是这样一种做法:去观察活生生的动物——它们如何行走、游泳、飞翔、攀爬或抓握——并借用这些点子来设计机器人。演化花了数亿年来打磨身体、让它们能在真实世界里运动,所以大自然就是一部浩瀚而免费的、收录着早已奏效的方案的目录。一台像蟑螂那样靠六条腿飞奔的机器人、一台像鱼那样靠摆动身体游动的机器人、一个脚上仿照壁虎趾上微观细毛的爬墙机器,一架像昆虫那样扑翅的飞行器——它们全都是从生物那里取来一个早经验证的窍门,再用电机、塑料和电路把它重新造出来。

其吸引力在于,动物轻而易举做到的许多事,正是我们那些方头方脑、靠轮子的机器人所为难的。轮子在平滑的路面上妙不可言,遇到楼梯、沙地或瓦砾却束手无策;而腿——无数生灵演化出来的那种设计——应付崎岖破碎的地面却毫不费力,这正是足式机器人去模仿动物如何保持平衡、如何落脚的缘故。鱼滑过水中几乎不浪费什么能量,于是一台照着鱼的方式游动的机器人,充一次电就能走得更远;一只昆虫翻倒后能自己翻正、继续前进,这一手让一台小机器人皮实得多。要紧的是,仿生并不意味着原样照抄:工程师取的是背后的原理——肌腱的弹性、象鼻那种裹缠式的抓握、壁虎脚那种干净利落的剥离——再把它改造到电机和材料真正能做到的程度,留下点子、舍去那些转译不过来的部分。

一台四足小机器人在松散的碎石上腾跃而过,换作有轮子的小车则会陷进去、动弹不得——它那借自奔跑中的狗如何储存又释放能量的弹性腿,吸掉了颠簸、让它一路前行。

为崎岖地面而演化出的腿,让机器人能越过会让轮子束手无策的地形。

“仿生”是从自然界借来一个点子,而不照搬动物本身;与它密切相关的“生物模拟(biomimetic)”一词,更强调对某种生物机制更忠实的模仿,但在日常使用中,两者常被互换。

又称
biomimetic roboticsbiomimicry in robots生物启发机器人生物模拟机器人