作者｜元亦
来源｜极果编辑部
目前，无人机技能的发展已经进入相对成熟的阶段，但一贯面临着一个难以占领的大问题 ——能像鸟儿一样自由翱翔，却没有鸟类的着陆能力。
毕竟，大多数多旋翼无人机都须要一个独立明确的降落点，而且对降落表面还有哀求。以是在野外，“栽跟头”是常有的情形。
如果无人机假如能像鸟儿一样平常随地起飞和着陆就方便许多，然而打破这项技能可并不随意马虎。
早在2017年，就有加拿大研究团队做过类似的研究，设计出一款名为S-MAD的多功能无人驾驶飞机。
当S-MAD贴近平坦的地面或类似的表面时，系统会自动用小而尖锐的“牙齿”插入物体表面，来防止掉落。
但是，S-MAD只能捉住物体的突出部分，像鸟儿一样做出栖息动作却还无法实现，由于还得占领能精确物体大小的感知问题。
时隔多年，这项技能终于迎来重大打破，无人机中的“蜘蛛侠”竟然真的问世了。
近日，斯坦福大学的工程师受猎鹰爪子启示，开拓出了一种智能“机器爪”，能让无人机栖息在许多不同的表面上，乃至还可以精准抓获物体。
这项研究成果揭橥后，成功登上12月1日国际学术顶刊《科学》的子刊《科学·机器人学》封面，得到一众业内威信的认可。
虽说近年来仿活气器人，仿活气器狗都是大热项目，大家已经感想熏染过一波了，但这次拥有捕获功能的“仿生鸟”，极果君还是头一次见。
这款神奇的机器人名为Stereotyped Nature-inspired Aerial Grasper (SNAG)，中文名为立体自然启示式空中抓取器。
其设计灵感来自游隼，虽然游隼平飞速率一样平常，但是是俯冲最快的鸟类，时速最快可达到300多千米。结束俯冲时身体所承受的压力可达25倍重力，这是已知大型动物中已知的最大值。
相中游隼，便是由于它们相称出色的俯冲和抓握性能。尤其是腿长和腿部力量分布布局，堪称相似鸟类的范例代表，十分具有参考意义。
咱们再看看看SNAG 外不雅观，就和鸟类后肢的功能解剖构造一样，不仅有像肌肉一样的马达，还有像肌腱一样的电线，顶部还配备4个旋翼，总重量约为250g。
无论在什么表面上，SNAG 都能非常平稳的降落，仿佛真的和鸟一样，依赖腿部的力量接管着陆时的冲击力，还原到了精髓。
与此同时，它还可以十分智能的自己调节平衡，使爪子在20毫秒内牢牢扣住栖息地。
最关键的一点，SNAG对降落地点的适应程度十分广泛， 不但是各种粗细的树枝，干燥的平面或是有水的地方，依旧降落无压力。
但这双机动的爪子若只是为了降落可就太屈才了，在其他测试中，SNAG的爪子可以精准捉住抛向它的物体，如网球和布袋。
换句话说，它还拥有鸟禽类的捕捉功能。
不过根据测试显示，双爪和物体之间的速率差约为5 m/s，与自然界里其他动物的捕捉速率比较，只能算一样平常水平。
有了SNAG这双爪子，无人机就能够在各种表面上“栖息”，不用频繁着陆和上升，这样最直接的好处便是延长了无人机的续航。
那么问题来了，这双“仿生爪”到底如何实现的？
SNAG看起来只是无人机进步的一小步，背后却战胜了上万次的难题和失落败。
为了实现“栖息”功能，SNAG选择参考短尾鹦鹉，由于它们无论降落在什么地方，都能让自己的脚来适应各种繁芜的表面。
团队曾用5个高速摄像机，来不雅观察这种小鸟类在分外栖木上来回翱翔的特色和动作。
比较鹦鹉靠肌腱、肌肉发力和收力，SNAG采纳了另一种办法：机身由硬塑料制成，靠人造肌腱和串联弹簧发力，并且每条腿配备一个电机驱动。
当降落在物体上方时，SNAG会通过肌腱实现拉伸，并接管冲击力，并将其转换为抓握力。终极，使得SNAG 机器爪采取和鹦鹉相同的落地机制着陆。
同时，为了能承受住四轴翱翔器的尺寸和重量，SNAG的腿长、脚趾长度和爪子大小完备等比例按照两只750g的游隼，经由3D打印而来。
同样是受鸟类抓握机制的启示，SNAG机器爪也是大有乾坤。一旦落在树枝上，就会开启锁定功能，防止回弹，同时右腿上的加速器会自动识别是否已经着陆，并触发平衡算法机制来保持稳定。
更加细节的是，SNAG的脚还加了趾垫以此来增加摩擦力，使其能更加稳定的稳定在原地 。
为了进一步理解SNAG 的抓握能力，研究职员在俄勒冈州的屯子建了一个地下试验室进行受控测试。
末了，为了验证 SNAG 的野外实测能力，研究职员在森林中测试了 SNAG 在树枝上着陆和起飞的能力。事实证明，它能十分圆满的完成任务。
目前，SNAG 已经开始投入利用中，利用机载传感器在俄勒冈州的偏远森林中，进行温度和湿度丈量。并且研究团队表示，SNAG还可以附加到无人机以外的技能上，比如安在机器人身上，用于野外搜救情形和野火监测、网络有关野生动物的信息等。
同时对其他机器人着陆前的一些研究也有帮助，比如提升它们的态势感知和翱翔掌握等。
不过值得把稳的是，SNAG也存在局限性，那便是它不能实现自主化运动。为了进行这些实验，还得翱翔员远程掌握机器人。
但研究职员还在研究一种方法，让机器人能定位树枝，打算如何靠近它，并自行着陆，加速它的自动化落地。
总的来说，仿活气器人是未来发展的一种趋势，许多科技公司都在战胜机器人运动的难题，相信不久的未来，就能看到各种“SNAG ”在生活中利用。
