本文來自微信公眾號：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF
仿生機械的研發(fā)可以追溯到 20 世紀 50 年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，仿生機械融合了計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)等多項技術(shù)，性能和功能不斷提高。
如今，智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為人類的想象力打開了更大的一扇門，也對仿生機械提出了新要求。我們需要更精密的仿生機械去完成更困難的任務，幫我們完善現(xiàn)有的生產(chǎn)生活，幫我們探索好奇了很久的秘境……
編 | 聞靜
題圖：Unsplash
節(jié)選自《科學焦點》2023.03 期、04 期、07 期
可以群體協(xié)作的機器蝴蝶
德國費斯托（Festo）公司研制了一款機器蝴蝶，翼展可達 50 厘米，重量僅 40 克。它的的超輕翅膀具有碳棒制成的“骨架”，翅面是一層藍色的彈性薄膜?！昂钡臋C身包括一個電池和兩個小型電機，滿電狀態(tài)下可以飛行四分鐘。
在“蝴蝶”飛行過程中，紅外攝像機會檢測到機身上的小型發(fā)光二極管（LED），記錄其位置信息。計算機分析了這些信息之后，可為每只“蝴蝶”實時調(diào)整飛行路線，甚至可以讓機器蝴蝶成群飛舞，且不相互碰撞。
費斯托公司的海因里希?弗龍策克（Heinrich Frontzek）博士說：“大自然告訴我們一個道理，即使是既不強壯也并非特別復雜的動物，也可以作為一個集體表現(xiàn)出協(xié)同運動。并且，這不需要多復雜的編程，只需要幾條避免碰撞的簡單規(guī)則?！?/p>
費斯托公司表示，機器蝴蝶未來可應用于工廠的監(jiān)控系統(tǒng)中。
可以跋山涉水的蒲公英傳感器
美國華盛頓大學的一個研究團隊開發(fā)出一款無需電池（利用太陽能）的微型傳感器 —— 通過模仿蒲公英播撒種子的方式，這款傳感器可以借助風力飄散到四面八方。這款傳感器可以基于不同的使用目的、應用于不同的環(huán)境，來獲取溫度、濕度、降水量、光照強度等各類環(huán)境數(shù)據(jù)。有了這款傳感器，科研人員不必四處奔波，而是由傳感器代替他們跋山涉水，這樣就能輕松獲取探測數(shù)據(jù)。
“蒲公英種子之所以能隨風飄舞，是因為種子被絨毛包裹著，這增大了空氣阻力，減緩了種子下落的速度。我們根據(jù)蒲公英種子的二維投影，設(shè)計了傳感器的結(jié)構(gòu)。”華盛頓大學的助理教授、研究團隊核心成員維克拉姆?耶爾 (Vikram Iyer) 表示，“然而，隨著越來越多的零部件安裝在傳感器上，傳感器周圍的‘絨毛’開始向內(nèi)彎曲，減緩下落速度的效果也差了很多。為了解決這一問題，我們在傳感器‘絨毛’的外圍增加了一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，使其不易彎曲，從而擴大了傳感器與空氣的接觸面積，減慢了下落速度。”
每個“蒲公英”結(jié)構(gòu)的重量大約是 30 毫克。聽上去很輕，但這已經(jīng)是蒲公英種子重量的 30 倍了。不過也不用擔心，即便是在微風徐徐的天氣，傳感器依舊可以飄浮大約 100 米。每個這樣的結(jié)構(gòu)至少能搭載 4 個傳感器，而傳感器落地后，依舊可以向方圓 60 米的范圍傳送數(shù)據(jù)。
可以為植物授粉的蒲公英機器人
芬蘭坦佩雷大學的科學家研發(fā)出一種能為植物授粉的微型機器人，這款叫作“仙女”（Fairy）的機器人重量僅為 1.2 毫克，能隨風飛舞。
“仙女”的結(jié)構(gòu)設(shè)計借鑒了蒲公英種子的形態(tài)，而且通過光照，使用者可以控制機器人“絨毛”的開合，使其改變形態(tài)，便于使用者調(diào)整機器人在空中的飛行軌跡。
坦佩雷大學的科學家表示，未來他們計劃投放幾百萬臺攜帶花粉的“仙女”機器人，并通過光線引導，讓它們飛到需要授粉的植物上。
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