無人機(jī)目前還飛不過隼，這是因?yàn)闊o人機(jī)還有無法客服的問題。

目前，無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入相對成熟的階段，但一直面臨著一個難以攻克的大問題 ——能像鳥兒一樣自由飛行，卻沒有鳥類的著陸能力。畢竟，大多數(shù)多旋翼無人機(jī)都需要一個獨(dú)立明確的降落點(diǎn)，而且對降落表面還有要求。所以在野外，“栽跟頭”是常有的情況。如果無人機(jī)要是能像鳥兒一般隨地起飛和著陸就方便許多，然而突破這項(xiàng)技術(shù)可并不容易。早在2017年，就有加拿大研究團(tuán)隊(duì)做過類似的研究，設(shè)計出一款名為S-MAD的多功能無人駕駛飛機(jī)。當(dāng)S-MAD貼近平坦的地面或類似的表面時，系統(tǒng)會自動用小而尖銳的“牙齒”插入物體表面，來防止掉落。但是，S-MAD只能抓住物體的凸起部分，像鳥兒一樣做出棲息動作卻還無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫€得攻克能精確物體大小的感知問題。時隔多年，這項(xiàng)技術(shù)終于迎來重大突破，無人機(jī)中的“蜘蛛俠”竟然真的問世了。近日，斯坦福大學(xué)的工程師受獵鷹爪子啟發(fā)，開發(fā)出了一種智能“機(jī)器爪”，能讓無人機(jī)棲息在許多不同的表面上，甚至還可以精準(zhǔn)抓獲物體。這項(xiàng)研究成果發(fā)表后，成功登上12月1日國際學(xué)術(shù)頂刊《科學(xué)》的子刊《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》封面，獲得一眾業(yè)內(nèi)權(quán)威的認(rèn)可。雖說近年來仿生機(jī)器人，仿生機(jī)器狗都是大熱項(xiàng)目，大家已經(jīng)感受過一波了，但這次擁有捕獲功能的“仿生鳥”，極果君還是頭一次見。這款神奇的機(jī)器人名為Stereotyped Nature-inspired Aerial Grasper (SNAG)，中文名為立體自然啟發(fā)式空中抓取器。其設(shè)計靈感來自游隼，雖然游隼平飛速度一般，但是是俯沖最快的鳥類，時速最快可達(dá)到300多千米。結(jié)束俯沖時身體所承受的壓力可達(dá)25倍重力，這是已知大型動物中已知的最大值。相中游隼，就是因?yàn)樗鼈兿喈?dāng)出色的俯沖和抓握性能。尤其是腿長和腿部力量分布構(gòu)造，堪稱相似鳥類的典型代表，十分具有參考意義。咱們再看看看SNAG 外觀，就和鳥類后肢的功能解剖結(jié)構(gòu)一樣，不僅有像肌肉一樣的馬達(dá)，還有像肌腱一樣的電線，頂部還配備4個旋翼，總重量約為250g。無論在什么表面上，SNAG 都能非常平穩(wěn)的降落，仿佛真的和鳥一樣，依靠腿部的力量吸收著陸時的沖擊力，還原到了精髓。與此同時，它還可以十分智能的自己調(diào)節(jié)平衡，使爪子在20毫秒內(nèi)牢牢扣住棲息地。最關(guān)鍵的一點(diǎn)，SNAG對降落地點(diǎn)的適應(yīng)程度十分廣泛， 不只是各種粗細(xì)的樹枝，干燥的平面或是有水的地方，依舊降落無壓力。但這雙靈巧的爪子若只是為了降落可就太屈才了，在其他測試中，SNAG的爪子可以精準(zhǔn)抓住拋向它的物體，如網(wǎng)球和布袋。換句話說，它還擁有鳥禽類的捕捉功能。不過根據(jù)測試顯示，雙爪和物體之間的速度差約為5 m/s，與自然界里其他動物的捕捉速度相比，只能算一般水平。有了SNAG這雙爪子，無人機(jī)就能夠在各種表面上“棲息”，不用頻繁著陸和上升，這樣最直接的好處就是延長了無人機(jī)的續(xù)航。那么問題來了，這雙“仿生爪”到底如何實(shí)現(xiàn)的？SNAG看起來只是無人機(jī)進(jìn)步的一小步，背后卻克服了上萬次的難題和失敗。為了實(shí)現(xiàn)“棲息”功能，SNAG選擇參考短尾鸚鵡，因?yàn)樗鼈儫o論降落在什么地方，都能讓自己的腳來適應(yīng)各種復(fù)雜的表面。團(tuán)隊(duì)曾用5個高速攝像機(jī)，來觀察這種小鳥類在特殊棲木上來回飛行的特征和動作。相比鸚鵡靠肌腱、肌肉發(fā)力和收力，SNAG采取了另一種方式：機(jī)身由硬塑料制成，靠人造肌腱和串聯(lián)彈簧發(fā)力，并且每條腿配備一個電機(jī)驅(qū)動。當(dāng)降落在物體上方時，SNAG會通過肌腱實(shí)現(xiàn)拉伸，并吸收沖擊力，并將其轉(zhuǎn)換為抓握力。最終，使得SNAG 機(jī)器爪采用和鸚鵡相同的落地機(jī)制著陸。同時，為了能承受住四軸飛行器的尺寸和重量，SNAG的腿長、腳趾長度和爪子大小完全等比例按照兩只750g的游隼，經(jīng)過3D打印而來。同樣是受鳥類抓握機(jī)制的啟發(fā)，SNAG機(jī)械爪也是大有乾坤。一旦落在樹枝上，就會開啟鎖定功能，防止回彈，同時右腿上的加速器會自動識別是否已經(jīng)著陸，并觸發(fā)平衡算法機(jī)制來保持穩(wěn)定。更加細(xì)節(jié)的是，SNAG的腳還加了趾墊以此來增加摩擦力，使其能更加牢固的穩(wěn)定在原地 。為了進(jìn)一步了解SNAG 的抓握能力，研究人員在俄勒岡州的農(nóng)村建了一個地下試驗(yàn)室進(jìn)行受控測試。最后，為了驗(yàn)證 SNAG 的野外實(shí)測能力，研究人員在森林中測試了 SNAG 在樹枝上著陸和起飛的能力。事實(shí)證明，它能十分圓滿的完成任務(wù)。目前，SNAG 已經(jīng)開始投入使用中，利用機(jī)載傳感器在俄勒岡州的偏遠(yuǎn)森林中，進(jìn)行溫度和濕度測量。并且研究團(tuán)隊(duì)表示，SNAG還可以附加到無人機(jī)以外的技術(shù)上，比如安在機(jī)器人身上，用于野外搜救情況和野火監(jiān)測、收集有關(guān)野生動物的信息等。同時對其他機(jī)器人著陸前的一些研究也有幫助，比如提升它們的態(tài)勢感知和飛行控制等。不過值得注意的是，SNAG也存在局限性，那就是它不能實(shí)現(xiàn)自主化運(yùn)動。為了進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)，還得飛行員遠(yuǎn)程控制機(jī)器人。但研究人員還在研究一種方法，讓機(jī)器人能定位樹枝，計算如何接近它，并自行著陸，加速它的自動化落地?？偟膩碚f，仿生機(jī)器人是未來發(fā)展的一種趨勢，許多科技公司都在克服機(jī)器人運(yùn)動的難題，相信不久的未來，就能看到各種“SNAG ”在生活中運(yùn)用。