工程师如何从大自然中学习
最近，我与哈米德·维达尼博士进行了交谈他是底特律郊区劳伦斯理工大学机械工程系的助理教授。Vejdani的研究兴趣包括仿生机器人、机器人行为设计和控制设计以及动力学建模。在加入LTU之前，他是布朗大学(Brown University)的博士后研究员，在那里他研究蜂鸟和蝙蝠振翅飞行的动力敏捷性。
Vejdani开发并实现了行走和奔跑两足机器人的控制策略，他一直在探索扑翼飞行系统的力学原理，灵感来自于自然飞行者的稳定性、机动性和敏捷性。我们聊了聊他在机器人领域的主要研究方向“生物灵感”。这个概念意味着从自然中获得灵感，并将学到的经验用于设计和控制有能力的工程产品，在他的研究中是机器人。
DW:仿生学受到了很多关注，尤其是在机器人领域。你说过你更专注于仿生设计。这两种方法有什么不同?
高压:基本上，在仿生学中，你要尽可能地模仿自然。尽管这是一种极好的开始方式，但当你想将发现扩展到其他范围或目的时，它将没有多大帮助。在生物灵感设计中，我们试图理解现象背后的基本物理原理(有时可以从一开始的模仿开始)，因此这些原理可以根据物理定律扩展和用于任何规模或应用。一旦你理解了它们并适当地应用它们，它们对于我们所有的工程产品都是一样的。
DW：您正在努力的生物启发设计的一些例子是什么？
高压:我目前正在劳伦斯技术大学的两项生物启发机器人项目。一个人受到敏捷和袋鼠运行（袋鼠运行机器人）的可操作性的启发，而另一个是受蜂鸟悬停的效率和稳定性的启发（蜂鸟鳞片悬停机器人）。
虽然乍一看，动物的运动有跑也有飞，但当你更详细地研究动物运动的原理时，你会注意到，所有动物的运动类型都有共同的痕迹。这是利用它们的自然动力学(系统的机械设计)来帮助实现所需的运动。我的研究是了解这些自然的动力特性——比如质量分布和大小——如何在每种情况下用来增强运动的稳定性和机动性。
DW:你看到生物灵感设计在工业中的实际应用了吗?有哪些例子?
高压:基本上，行业（在更广泛的感觉工程中）充满了BioinSpired设计产品和思想，从建筑设计和材料进行了冷却和力量抵抗空域行业和防御。例如，看飞机;我们没有模仿鸟类的翅膀，我们发现翅膀和尾巴是飞行所必需的。现在我们有飞机基本上是固定的翅膀车辆，与自然飞行物相比，具有拍打翅膀。所以，我们得到了自然的启发，开发了飞机行业。
我认为机器人行业将在开发机器人中继续增长更快，这些机器人可以在结构化实验室以外，帮助人类在现实世界中。并猜猜谁可以成为设计这种机器的灵感来源？可能是在数百万年的现实世界中经营的人：动物。
DW：您对大学生学生有关机器人的策略是什么？BioinSpired设计如何适应？你发现学生有更好的触点吗？
高压:我的策略是将机器人概念连接到学生的有形的东西，成为他们驾驶汽车或在海滩上跑步的经验。如果学生可以将这些概念的实施视为他们已经观察或经验丰富的熟悉现象，那么他们可以看到理解概念背后的价值。人类被大自然迷住的人并不令人惊讶 - 这就是我在教授机器人学时用作兴趣学生的钩子。幸运的是，在机器人学中，你几乎总是可以找到一些良好的联系，从人类的手来为工业机器人到空中机器人的鸟类。
DW:让我们来谈谈今天的大学工程项目。他们和上一代人有什么不同吗?他们是如何改进或改变的?如今，在为学生准备进入工业界工作的过程中，最大的挑战是什么?
高压:根据技术的增长和工程世界的需求，我们绝对在大学工程方案方面存在巨大变化。在过去，学生基本需要学习技能，并能够在毕业时解决问题。如今，当学生毕业或可能有一个可以提供这些任务的新软件或AI时，特定技能甚至可能已经过时了。
因此，我们需要使我们的学生适应技术快速增长的技术。除了教他们的基本原则外，我相信除了教他们的基础原则外，我们需要训练他们在盒子外面思考，成为团队球员，成为高效的自我教育者。我们需要更新我们的教学方法，可能是大学教授最大的挑战是更新我们所有人都学到了主要是讲座的工程概念。它肯定需要我们来自我们的舒适区之外。
德国之声:对于如何让年轻女孩对机器人等工程职业更感兴趣，您有什么想法吗?我们做得对的是什么?我们在哪里可以做得更好?
高压:我们需要为我们的目标找到激励点，让他们感兴趣。我认为女性一般都很关心帮助别人。如果我们告诉社会，机器人不仅仅是用来制造生产线上的工业机器人，我们还可以设计和制造假肢和外骨骼来帮助残疾人，这是积极的。同样，机器人可以帮助老年人或机器人可以用于康复，这直接提高了数百万人的生活质量。在这里，我们可以吸引他们更多的注意力。
我认为建立高中之间的直接沟通，也许是大学中学的甚至是真正的帮助，因为现在是机器人的印象的主要来源是通过电影 - 在许多情况下，远离现实而且没有帮助。
保罗J. Heney
副总裁,编辑主任
了下:数字问题
