如果飞行是为鸟类而生的,那么寻找空气动力学灵感的最佳去处莫过于鸟类本身了。
本周,斯坦福大学的一组研究人员公布了一项研究结果,该研究模仿了鸽子的机翼设计,并将其应用于一种新型飞行机器人。事实证明,大自然的空中特技演员可以教人类一两招关于空中旅行的技巧。
“我的梦想是开发出像鸟一样飞行的机器人,这是向前迈出的重要一步,”斯坦福大学机械工程助理教授大卫·伦廷克(David Lentink)在论文发布前向媒体提供的评论中说道。伦廷克是周四发表在《科学机器人学》(Science Robotics)上的这项研究的作者之一,该研究概述了团队开发“生物混合空中机器人平台”的过程。
这款被称为“鸽子机器人”(PigeonBot)的带翼设备采用了真实的鸽子羽毛,并模仿了鸟类的骨骼结构和羽毛运动方式。团队的视频显示,研究人员远程控制着机器人的翅膀——这些翅膀被设计成在与真实鸟类“手腕”和“手指”关节大致相同的位置弯曲——引导机器人在空中滑翔时做出优雅的转弯动作。
伦廷克说:“我们发现鸟类能够以一种出奇简单的方式流畅地改变翅膀形状,”并指出这项研究提供的证据表明,鸟类仅使用一个关节就能控制飞行。
伦廷克表示,除了可能促使其他工程师创造新的机翼设计外,这项研究还有其他潜在应用,包括制造能够更安全地穿越湍流的机翼。他说,研究结果还可以促进科学家对羽毛进化的理解。

鸽子机器人机翼的特写镜头,由真实的羽毛制成,通过弹性韧带连接到合成的手腕和手指上。(图片来源:斯坦福大学 Lentink 实验室)
斯坦福大学 Lentink 实验室
伦廷克说,在建造他的鸽子启发机器人时,他特意选择了一种以飞行能力而不是优美飞行为人所知的鸟类物种,这种鸟能够在不太理想的条件下飞行。“我选择了普通的鸽子,”他说,“我欣赏它在城市阵风和湍流中的飞行能力,这是一个空中机器人难以应对的风环境。”
不过,他建议未来将研究范围扩大到多达约10,000个鸟类物种——他说,这个样本库可以扩展羽毛生物力学知识,并带来其他应用。

飞行中的鸽子机器人。(图片来源:斯坦福大学 Lentink 实验室)
斯坦福大学 Lentink 实验室
但是,就目前而言,模仿普通鸽子的一套翅膀代表着朝着这个方向迈出了一步——或者说,拍动了一步。
伦廷克说:“自莱特兄弟以来,航空工程师们一直试图制造出能够像鸟类一样改变形状或变形的机翼。我们展示了一个重大的进步,这是第一个在机器人控制下能够像鸟一样变形的生物混合变形机翼。”














