机器之心报导
参加：蛋酱、张倩、杜伟
传说在 2000 多年前，鲁班用竹木做了一只木鸟。做成之后，这只木鸟马上展翅而飞，三日都不曾落下。但由于年代久远，这一典故已很难考证。100 多年前，莱特兄弟发明晰飞机，但众所周知，飞机的机翼和鸟儿的翅膀并不是一回事，由于前者没有仿照鸟儿翅膀的变形运动等杂乱机制。那么，人类真的能够凭借鸟儿相同的「翅膀」飞上天空吗？近来，《Science》和《Science Robotics》上的两篇新论文标明，斯坦福大学的研讨者现已造出了这样的翅膀。
《墨子·鲁问篇》中记载：「公输子削竹木认为鹊，成而飞之，三日不下。」
传说中鲁班做的「木鸟」。
千百年来，人类从未中止过寻求如鸟类一般自在翱翔。凭借着一对灵敏的茸毛翅膀，鸟类能够在天空中飞翔，飞越海洋和大陆。一百多年前，人类受鸟类启示发明晰飞机，依托坚固的机翼和螺旋桨来飞向既定的方向。
但传统机翼的缺点也很明显：它既会给你想要的升力，也会发生你不需求的阻力。飞机诞生之后，人类依然在寻求对鸟类飞翔进行更精确的仿照。
近来，《Science》和《Science Robotics》杂志别离刊登了来自斯坦福大学的两篇论文，在这两项研讨中，研讨者提醒了鸟类是怎么经过调整翅膀形状来操控飞翔的。他们为一个叫做「PigeonBot」的飞翔机器人装上一款半生物半机械的「可变形翅膀」。
斯坦福大学研讨者研制的人工翅膀。
与之前的飞机机翼等「翅膀」不同，斯坦福研讨者开发的这款「翅膀」是用真的茸毛做的。插上这双翅膀的「鸽子机器人」不只能在天空滑翔，还能在空中经过缩短、扩展翅膀完结转弯、爬升等动作。
「鸽子机器人」羽翼振荡高清示意图。
鸽子机器人在空中滑翔。
鸽子机器人经过羽翼的缩短、扩展完结转弯、爬升等动作。
实在的鸟类翅膀是十分灵敏的，能够改动形状，大多数鸟类都能够将翅膀向后折叠，以此来削减外表触摸面积。这样一来就能够精确的经过飞翔状况灵敏切换，长翼用来高飞和转弯，短翼用来调整速度。
近年来，人类一直在进行人工茸毛方面的测验，但没有制作出挨近实在鸟类翅膀的茸毛。
三年前，瑞士洛桑联邦理工学院的一所实验室曾试飞过一种带有茸毛折叠翼的无人机，它有茸毛，而且会在飞翔时分转化翅膀的歪斜视点和折叠方法。
如图所示，（a）为机翼的 3D 模型。
由（c）到（e）则展现了三种飞翔形状：彻底打开，不对称，彻底折叠。它依然归于刚性的折叠改换。
与之前的研讨不同，斯坦福的研讨者没有将精力花在制作仿真茸毛上，由于他们觉得与制作茸毛比较，更要害的是怎么仿制一双灵敏的翅膀，即仿照鸟类翅膀的内部结构和运动机制。
研讨人员发现，鸟类茸毛的独自操控更多的是主动而不是手动。而且，茸毛上细小的微观结构构成了一种单向尼龙搭扣式的资料，能够使这些茸毛构成一个接连的曲面，而不是一堆互不相连的曲面。
他们打造的这款鸽子机器人重 280 克，翼展 80 厘米，翅膀上有 40 根茸毛。可是，该机器人的推力靠的并不是翅膀，而是安在前方的推进器，茸毛翅膀用来操控方向和操作。
鸽子机器人羽翼主体包括四部分：肱骨、桡骨、尺骨和前肢。
运用实在茸毛处理了茸毛的制作难题，但需求想出一种方法来和谐一切茸毛之间的杂乱关系，正是这种相互作用在操控着实在鸟类的翅膀形变。
经过研讨实在的茸毛，研讨人员发现，相邻的茸毛相互粘在一同，凭借一种名为「定向尼龙扣」的微米级结构，避免向一个方向滑动，这一发现关于「科学和技能来说都是全新的」。
鸽子机器人全体羽翼架构包括一个螺旋桨驱动的仪表板和一个欠驱动的实在茸毛变形翼。
在这个「鸽子机器人」中，实在的茸毛经过弹性衔接的方法附着在这双机械翅膀上，翅膀上的腕关节和指关节都能独自驱动。
鸽子机器人凭借自己的混合体系进行操控，而推力和额定的安稳操控来自推进器和传统型尾翼。研讨者发现，这个鸽子机器人的翻转能够仅经过翅膀上的指关节运动来操控，而且这项技能比传统飞翔器用到的副翼横滚要安稳得多。
在气动仿照中，羽翼的不对称变形能够使鸽子机器人做出耦合横滚和反向偏航等动作。
研讨团队称，这款鸽子机器人的机动性更强，而且也能够接受更高的风速。现在，PigeonBot 仅仅一款原型。这项研讨关于改善现有飞翔器的机翼规划十分有启示含义。
鸽子机器人首要参加者 Eric Chang
Eric Chang 别离是这两篇论文的一作和二作。他现在是斯坦福大学机械工程系博士研讨生，在 Lentink Lab 专心于研讨鸟类羽翼和尾部变形技能，以更好地了解鸟类怎么在杂乱的城市和湍流环境中导航。该实验室首要经过研讨各种鸟类的飞翔来开发更好的飞翔机器人。
斯坦福大学博士生 Eric Chang。
据他的领英主页显现，Eric Chang 本科毕业于亚利桑那州大学，期间在新加坡国立大学交流学习一年。自 2015 年起，他开端了在斯坦福大学机械工程系的硕博研讨生计。
关于「鸽子机器人」的研讨细节，能够参阅以下两篇论文：
《Science》论文：https://science.sciencemag.org/content/367/6475/293
《Science Robotics》论文：https://robotics.sciencemag.org/content/5/38/eaay1246
参阅链接：https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/drones/pigeonbot-uses-real-feathers-to-explore-how-birds-flyhttps:///f/615061/this-weird-looking-pigeon-is-actually-a-drone-that-flies-with-real-feathers/
