PigeonBot 能像鸟一样飞，但不会像鸟一样排便

鸽子无处不在，它们在城市里获得了“长翅膀的老鼠”的绰号。但它们至少有一个优势：它们是强壮的飞行能手，天生就适合应对建筑物间吹来的阵风。

现在，工程师们开始研究鸽子，将鸽子的飞羽添加到空中机器人上。自然而然，这种融合体被称为鸽子机器人。

PigeonBot 巧妙地将传统飞行器中久经考验的元素与进化论中久经考验的元素融合在一起。该项目的研究人员并没有试图制造一台像鸟一样扇动翅膀的机器，从工程学的角度来看，这要困难得多；他们利用生物和机械的混合体来更多地了解鸟类的飞行方式。

“我真的很想了解鸟类是如何改变翅膀形状的，”斯坦福大学机械工程学助理教授、 《科学机器人》杂志一项新研究的联合作者戴维·伦廷克 (David Lentink) 说道。

螺旋桨推动 PigeonBot 在空中飞行，机身和尾部与典型的模型飞机或商用喷气式客机类似。当然，不同之处在于机翼，每侧有 20 根羽毛。（它们是白色的，因为它们来自食品级鸽子，即乳鸽。）为了将人造机翼上的羽毛固定在一起，工程师们使用了矫正橡皮筋。

为了控制这个机器人，伦廷克的团队为 PigeonBot 安装了发动机（每侧一对），可以在两个不同的关节处调整每个人造机翼和附着的飞羽。然后，研究人员可以使用遥控器移动机翼，使机器鸟转弯和倾斜。这模仿了真正的鸽子控制其在空中的轨迹的方式，尽管机器人的翅膀没有真正的鸟类那样具有所有可移动的关节和自由度。

“我们确定鸟类可以仅用手指控制方向，”伦廷克说。事实上，鸟类的翅膀和人类的手臂有一些基本的结构相似之处：例如，翅膀有肱骨、桡骨和尺骨。而且，它们的每个翼尖都有类似手指的结构，可以移动大约 30 度，用微妙的动作控制飞行。

在研究鸽子机器人的过程中，伦廷克和他的学生了解到了将生物材料与机器人技术相结合的细微差别。他说，回想起来，一个显而易见的发现是“在机器人上，你不能在个体之间交换羽毛”。换句话说，当鸽子机器人的羽毛全部来自同一只鸟时，它的效果最好。

将羽毛装进飞行器还需要一些独特的维护。“如果羽毛弄乱了，你可以梳理它们，”他说。他指的是用手抚平羽毛，这与鸟类梳理羽毛的方式不同——鸟类用喙将一种油涂抹在羽毛上，使羽毛更结实、防水。

这种独特的羽翼机器与真实飞机之间也存在一些相似之处；商用飞机和军用飞机在飞行过程中会在一定程度上改变机翼形状。例如，在起飞和降落时，波音 747 等客机的飞行员会展开机翼上的襟翼和缝翼以产生更多升力，而副翼等移动表面则允许飞机滚动和转弯。还有 F-14 雄猫战机，美国不再使用这种战机——它的机翼机械结构复杂，可以在飞行过程中改变位置，向前或向后。但这些都无法与真鸟飞行、拍打和自然调整翅膀相比。

尽管如此，伦廷克确信，未来的飞机可以利用变形机翼——也许每个机翼的一部分可以以某种方式弯曲——通过借鉴鸽子和其他鸟类的经验。

“你不会看到像我们的机器人一样有羽毛的飞机，”他说，“但你会发现它们里面有智能材料，它们具有类似的特性，可以更好地匹配工程约束，并且比目前的飞机能完成更多鸟类所做的事情。”