研究人员饲养了20多只壁虎[BiHu]，用8年时间观摩它们的习性，终于研究成功

　　人不可能完成的任务让“壁虎[BiHu]”来帮你？是的，南京航空航天大学就研发出了能代替人来执行探测，拍摄等任务的仿生壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]，除了外形长的像壁虎[BiHu]，这个仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]还能代替人类来执行反恐侦查、地震搜救等“高难度”的任务，并且受邀参加了国家“十一五”重大科技成就展。记者了解到，为了成功研制仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]，南航的研究团队专门饲养了20多只壁虎[BiHu]来进行观察，而且这一观察就是整整8年！

　　它的今生 像真壁虎[BiHu]一样在墙上爬来爬去

　　为了印证这个传说中的“高科技”到底有多神奇，记者昨天在南航的仿生物实验室亲自“眼见为实”，灵活的它可以像真壁虎[BiHu]那样在墙上爬来爬去。

　　在南航研究人员的带领下，记者在仿生物实验室里见到了这个长得真的很像壁虎[BiHu]的机器人[JiQiRen]。机器“大壁虎[BiHu]”通体由白色铝合金组成，长150毫米(不连尾巴)，宽50毫米左右，而且在不包含电池的状况下的重量只有250克！不光和真壁虎[BiHu]一样有“四肢”，还有一条同样为铝合金材质的长尾巴。实验室研究人员告诉记者，“大壁虎[BiHu]”采用的是可充电的锂电池来提供电源，通过芯片来进行控制。目前可以实现在垂直90度的平面上实现爬行。

　　研究人员将机器人[JiQiRen]放在了实验室大门的下端，这只“壁虎[BiHu]”立刻朝着门的上端爬了过去。在实验室的大门上端有一块门牌，仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]爬到门牌的底部时竟然自动将爬行方向扭转了大约45度左右，绕过了门牌继续向上爬！“你现在看到的壁虎[BiHu]的芯片设定的是"固定程序"，将来还能实现像小孩玩遥控车一样进行遥控器的"远程遥控"。”南航机电学院戴振东教授说。

　　记者获悉，南航此次参加“十一五”重大科技成就展的“大壁虎[BiHu]”机器人[JiQiRen]实际上已经是“大壁虎[BiHu]六代”了，而南航第一代的“大壁虎[BiHu]”仿生机器人[JiQiRen]在2004年就已经问世。通过7年的更新完善，在改善了运动协调、远程控制以及电动机更新等问题的基础上，终于成功实现了大壁虎[BiHu]90度的自由爬行。而这个科研项目也在2006年得到了国家自然基金的重点项目支持。

　　它的前世 研究人员饲养了20多只壁虎[BiHu]观摩习性

　　记者了解到，为了成功研制仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]，戴振东和研究团队专门饲养了20多只壁虎[BiHu]来进行观察。而这一观察就是整整8年！“当时我们在扬子晚报上刊登了一个需要广西壁虎[BiHu]的启事，没过多久就有人给我们送来了我们需要的大壁虎[BiHu]。”原来戴振东和他的团队用来观摩的壁虎[BiHu]也大有讲究，这个学名叫“蛤蚧”的广西壁虎[BiHu]体重150克，是能在天花板上爬行的最大动物。

　　通过8年的观察研究，戴振东和他的团队积累了大量的和壁虎[BiHu]有关的信息，并且在相关杂志上发表了几十篇研究壁虎[BiHu]的学术文章。“我们通过观察发现，壁虎[BiHu]爬的快慢是由步频决定的，”戴振东向记者讲述他的壁虎[BiHu]研究“心得”，他们还总结出了壁虎[BiHu]爬行的“步态”，“壁虎[BiHu]"走路"也分很多种，三角步态、对角步态等等，”戴振东说，从壁虎[BiHu]的步态中他们也发现了运动步态参数变化的规律性。

　　而另外一个重要的研究结论更是让他感到无比欣喜，通过长时间的观察研发小组发现，壁虎[BiHu]在爬行时不同的脚相对于踝关节的速度矢量是相同的。也就是说壁虎[BiHu]在迈出每一步时都是一个“相对匀速”的状态。这个让外人看来有些晕乎的结论却成为了戴振东研发“仿生壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]”最为重要的发现，“这就是壁虎[BiHu]运动协调的秘密啊！”戴振东将研究成果运用到了“仿生壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]”的研制中，成功地解决了这个机械“大壁虎[BiHu]”运动协调的最核心问题。

　　“在选择壁虎[BiHu]之前其实我们已经试验过七八种动物了，”戴振东向记者解释机器人[JiQiRen]的仿生对象为什么会是壁虎[BiHu]的原因，“蝗虫、二十八星瓢虫等昆虫我们都试验过，最终才发现壁虎[BiHu]和我们理想的仿生机器人[JiQiRen]在功能上最具有相似性。”于是，这个“功能相似性”就成为了戴振东的仿生实验室选择壁虎[BiHu]作为仿生对象的最好理由，甚至连仿生实验室的纪念品都是一只壁虎[BiHu]形状的挂件。

　　戴振东揭秘了壁虎[BiHu]能够吸附在墙上并且实现无障碍爬行的原因。原来壁虎[BiHu]能牢牢吸附在墙壁上的本质是依据“范德华力”(分子间作用力，其实质是一种电性的吸引力)来实现的。它的脚上有50万根细毛，粗细从几μ到几十纳米不等，只相当于头发直径的千分之一。为了能让仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]也逐渐向这样的“无障碍”爬行目标“看齐”，戴振东和他的团队曾经尝试了不下十种方法来做“毛”，最终成功仿照刚毛吸附原理，通过特殊材质成功让仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]牢牢“吸”在了垂直90度的墙面上。

　　戴振东向记者介绍，仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]通过模拟壁虎[BiHu]微细结构，模拟大壁虎[BiHu]脚掌基于分子间的“范德华力”，采用仿生结构设计、仿生步态规划、脚掌粘附性能测试等方法，成功实现了仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]90度爬壁运动。

　　它的未来 反恐侦查、地震搜救都用得着“大壁虎[BiHu]”

　　“大壁虎[BiHu]”的阶段性成功并没有让戴振东和他的团队放慢对于仿生机器人[JiQiRen]的研究步伐，而这个已经比较成熟的机器人[JiQiRen]却依然“待字闺中”，没有对外进行推广。戴振东坚持尽善尽美，“仿生壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]必须要等到技术真正成熟了才能进行推广。”

　　戴振东介绍，仿生壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]将来的推广范围非常广泛。“比方说像反恐侦查，人质被扣押在一个密闭的空间里，外人无法进去的时候，我们的仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]就能派上大用场。”“大壁虎[BiHu]”可以背着摄像机“潜”入密闭空间，拍摄下人质所在位置的画面，从而给狙击手提供第一手的及时信息，帮助狙击手准确找准位置。

　　除此以外，仿生壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]在地震搜救的过程中也能发挥巨大的作用。“像一些地震救援队无法找到的领域，仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]凭借着小巧的优势就能轻易找到，并且及时通报给救援队废墟下有没有被压埋的人。”戴振东教授对于壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]的未来充满期待。

　　“我们将来最大的希望自然是仿壁虎[BiHu]机器人[JiQiRen]能实现倒挂180度的爬行，并且成为真正的"全方位无障碍"，当然，实现这个目标我们还有很长的路要走。”戴振东说。(实习生 杨甜子 张丽 记者 张琳)

　　作者：张琳 (来源：扬子晚报)