鳥類的起跳動作可以應用到新型機器人的開發中（圖片來源：pixabay）

　　在自然界中，鳥類其實擁有非常優(you) 秀的彈跳能力。每當鳥類準備起飛時，它們(men) 會(hui) 將身體(ti) 略微向後轉動，避免直接前傾(qing) 而栽倒在地，然後向前躍起。鳥類的腿部關(guan) 節非常發達，可以蓄力跳出足以起飛的距離，不會(hui) 立即摔落。這些行為(wei) 和動作給了研究者許多啟發。

　　最近，來自英國曼徹斯特大學的研究人員就仔細觀察並分析了鳥類的這些起跳動作，並且進一步在計算機上進行了數值模擬。研究人員指出，這些靈巧的動作完全可以應用到現階段新型機器人的研發當中，這樣設計出的機器人將會(hui) 擁有更高的機動性。我們(men) 通常見到的機器人大部分都由輪子驅動，這些機器人能夠方便地利用輪子進行移動和轉向。而曼徹斯特大學的研究人員則認為(wei) ，擁有彈跳能力的機器人會(hui) 比這些傳(chuan) 統機器人更加靈活和高效。

　　相關(guan) 研究已經發表在了《英國皇家學會(hui) 開放科學》期刊上。應用生物力學，研究人員試圖設計出能像鳥類一樣跳躍的機器人。

鳥類起跳動作示意圖（圖片來源：見參考文獻）

　　在機器人的腿部構造中，我們(men) 通常可以見到一種以輪軸係統為(wei) 主的設計，另一種較為(wei) 少見的則是彈簧和製動杆的組合。輪軸係統顧名思義(yi) 就是由“輪”和“軸”組成的係統，該係統能繞共軸線旋轉，相當於(yu) 以軸心為(wei) 支點，半徑為(wei) 杆的杠杆係統。輪軸二者一起旋轉，力可以在輪軸之間相互傳(chuan) 遞，這種設計更加強調機器人的移動能力。

　　而彈簧和製動杆的組合，或者稱為(wei) 彈簧和製動器，是具有使運動部件減速、停止或保持停止狀態等功能的裝置。製動器可以使機械中的運動部件停止或減速，利用這個(ge) 特性，機器人可以模擬出鳥類的起跳動作。研究人員認為(wei) ，彈簧和製動杆的組合在加速效率等方麵都要優(you) 於(yu) 傳(chuan) 統的輪軸係統。

　　不同於(yu) 傳(chuan) 統的輪軸驅動機器人，彈跳能力更強的機器人將可以解決(jue) 機動性受限的問題。新型機器人可以在複雜的環境中，跳過各種阻礙前進的障礙物，同時保持自身的平衡和穩定。另一方麵，如果配合推進裝置，這類新型機器人還將能以最高的效率發射升空。通常來說，設備要起飛必須依賴於(yu) 跑道或是平坦的地麵，而通過模仿鳥類的起飛動作，新型機器人可以無視地形限製，隨時隨地起飛。

不僅(jin) 是鳥類，許多動物也都在彈跳能力上具有極大的優(you) 勢（圖片來源：pixabay）

　　當然，設計中依然有許多無法回避的問題。首先，動物自身生物結構的精密性是機械較難模仿的。在同樣的動作原理下，機械裝置需要占用更大的體(ti) 積和更複雜的零件結構才能實現最初級的動作還原。即便是采用同等規模的電力設備或是其他裝置，在這個(ge) 層麵上，人類技術還是無法完全模擬出自然界構造所具有的複雜度。

　　其次，設計的成功與(yu) 否很大程度上取決(jue) 於(yu) 新型材料的應用。如果在材料科學領域沒有得到所需的突破性進展，那麽(me) 所有設計也很難做到理論上的效果。這也是許多仿生學研究的困境。對於(yu) 這項研究來說，當它實際應用到工程設計中，設計者可能就需要一些高強度的特殊材料，用於(yu) 避免加速過程中產(chan) 生結構上的損壞。

　　自然界中不僅(jin) 僅(jin) 是鳥類，許多動物也都在彈跳能力上具有極大的優(you) 勢，例如貓、蜘蛛、蜜蜂等等。彈跳加速的爆發力非常驚人，而過去人們(men) 卻對這一方麵的仿生學應用甚少。如果我們(men) 能夠對此加以研究，也許就能擁有不一樣的發現。在機器人設計上，或許我們(men) 應該拋開輪軸係統影響下的平移思路，設計出更多可以在空間裏自由移動的機器人。不僅(jin) 僅(jin) 是機械作業(ye) ，在未來太空探索的道路上，這些擅長彈跳、能夠隨處起飛升空的機器人必定能夠發揮出巨大的作用。



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