国际最新研:发仿生机器人演示鱼类如何“在陆地上”行走
北京时间6月2日夜间,施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》在线发表一篇机器人学论文称,研究人员开发出一种仿生机器人,用于演示为何有些鱼类可以在陆地上行走。这项研究成果或可阐明,数百万年前最初的陆地脊椎动物如何上岸并适应新环境。
该论文介绍,多鳍鱼、鲇鱼和肺鱼等一些现生鱼类能在陆地上行走。过去的观察表明,尽管这些鱼的鳍和身体形状各异,这些物种都采用大致相似的移动方式,包括利用尾部推动身体前进,同时用两个前鳍提供稳定性和支撑,论文作者称之为“起伏式三脚步态”。虽然动物的游泳和陆地行走都已得到充分研究,但陆地鱼类的移动模式主要基于物种特异的观察,导致难以确定统一的原理。
在本项研究中,论文通讯作者、英国剑桥大学MichaelIshida和同事根据塞内加尔多鳍鱼和其他“会走路的鱼”的运动特征,制作出一个计算机模型。进一步模拟显示,这些物种遵循同样的运动原理:用前鳍或头部锚定身体,用尾部围绕该锚点推动身体向前。在与塞内加尔多鳍鱼的条件高度吻合的情况下,行走速度最快且效率最高。
论文作者随后制作一个实体机器人进行验证,计算机和机器人模型都显示,这种步态在各种体型下均可有效运作。这一研究结果表明,鱼类有效的步态可能源于简单协调身体弯曲和地面接触,无需特化肢体。论文作者还认为,这一步行方式的趋同可能显示出不同物种共同面临的机械限制,而非共同的祖先关系。
论文作者总结表示,在形态各异的物种中识别出共同的机械特征,可能对重建最早的陆生脊椎动物的运动方式有重要意义。(记者孙自法制作徐妙巧视频来源施普林格·自然)
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