如果没有新的想法，为什么不看看周围最古老的想法生成器呢进化．
利用自然作为机械设计灵感的概念已经存在很长时间了。哪个年轻的工程师没听说过发明魔术贴的瑞士电气工程师乔治·德·梅斯特拉的故事?著名的是，德·梅斯特拉带着他的狗去远足，回家时身上长满了毛刺，他用显微镜检查它们。他的灵感来自于衣服上挂在环上的小钩子，他继续开发这种无处不在的紧固件。
在机器人技术方面，利用自然往往侧重于人类的形态。即使在电视和电影中，我们也是伴随着《迷失太空》、《杰森一家》和《星球大战》系列电影中的人形助手长大的。在现实世界中，汽车制造厂的臂型机械可能已经成为大多数人眼中机器人的代名词。
如今，被称为仿生学的这个不断扩大的领域为工程师们的设计思路提供了又一个工具。毕竟，进化不就是数百万年的实地试验吗?
仿生学的核心
仿生学是利用自然设计作为简单的工程灵感，还是更像是对自然的逆向工程?
卡内基梅隆大学机器人研究所的机器人教授豪伊·乔塞特(Howie Choset)研究过许多不同种类的机器人，包括各种机器蛇。
机器蛇
生物灵感:蛇
开发:卡内基梅隆大学机器人研究所
这些机器人是高度连接的机构，可以穿过拥挤的空间，到达人或机器无法到达的地方。它们在无数地形中移动的能力表明它们有广泛的应用:它们可能是唯一一种可以穿越田野、游过小池塘、穿过栅栏然后爬上旗杆的机械装置。
它们可以以最低侵入性的方式进入和穿过一些地区，这对军事救援行动很重要，因为它们不会扰乱潜在的脆弱局势;对于监视任务来说，因为它们可以秘密进入难以到达的地点。它们也可以用于战地医学，在战场上应用疗法。最后，这些机器人可以用于基础设施检查。
该大学的模块化蛇机器人家族已经展示了各种各样的移动能力，包括爬上50英尺高的建筑裂缝，爬上楼梯，在池塘里游泳，沿着杆子爬，从一层楼掉下来，在地板上爬行和在灌木丛中机动。
乔塞特说:“对我来说，仿生学并不意味着逆向工程，也不意味着复制生物学。”“仿生学的意思是从生物学和自然界已经发现的教训中获得灵感。把自然作为你想追求的目标，把自然作为一个粗略的蓝图……而蛇机器人，它们像蛇一样爬行，看起来有点像蛇，它们像蛇一样高度连接，但蛇有200个脊椎和21块肌肉每个横截面，而我的机器人有16个连杆和16个马达。”
乔塞特经常与包括佐治亚理工学院教授丹尼尔·戈德曼(Daniel Goldman)在内的生物学家合作，他说，关于生物仿生的其中一件事是着眼于基本的潜在数学。
他说:“我们能够回到生物学家身边，帮助他们理解自然界运作的真正基础。”“这是一种反向照明。”
Festo公司企业设计团队的鲁文·卡明斯基(Ruwen Kaminski)帮助设计了该公司以大象鼻子为灵感的仿生处理助手(BHA)。根据卡明斯基的说法，仿生学甚至仿生学的任务是将从自然中吸取的教训转化为技术。
“首先，大自然是一种非常令人印象深刻的形式和功能的高技能互动的来源。但必须找到一种方法来简化并将其转化为当前技术的潜力。”
正确的设计
对于航空航天系的博士生Ryan P. O 'Hara少校和空军技术学院航空航天工程系的杰出教授Anthony N. Palazotto博士来说，昆虫是他们研究建造微型微型飞行器(MAVs)的主要重点。
“对于我正在做的工作，我的想法是，与扑翼飞行有关的非定常空气动力学是一个非常困难的问题，需要大量的计算资源，”O’hara说，他指出，这是一个不断发展的领域，从技术准备水平来说还不成熟。
微型飞行器
生物灵感:昆虫
开发单位:赖特-帕特森空军基地的空军技术学院
小牛是城市战场上的一种新兴技术。这些飞行器，不到2英尺长，可能和蜻蜓一样小，设计用于进入和在几乎不被注意的城市环境中闲逛，这使得它们能够执行对部队来说太困难或太危险的任务。小牛可能有固定翼，旋翼(直升机)，扇动翼，或者可能没有翼。
AFIT的室内飞行测试实验室允许研究人员模拟城市环境，包括建筑正面和可控风。该实验室由一个试验室和一个独立的控制室组成，提供了一个测试环境，研究人员可以使用Vicon工业公司开发的摄像系统记录MAV飞行的运动。使用电子游戏开发者用于动画人类的相同类型的技术，安装在MAVs上的反射器使摄像机能够以大约1毫米的精度跟踪车辆的位置和方向。
他说:“与扑动飞行相关的结构问题已经得到了很好的理解，并且有可靠的方法来预测所涉及的结构力。”“因此，有人建议对适合我感兴趣的扑翼微型飞行器的设计空间的Manduca Sexta种的鹰蛾进行研究，以表征结构特征和后续用于FWMAV的气动特性。”
据O 'Hara和Palazotto介绍，他们的计划是从使用实际生物标本研究Manduca Sexta物种的前翼开始的。利用模态分析和纳米压痕对静脉和膜的材料特性进行表征后，对翅膀进行切片病理研究。这就产生了横断面切片，可以测量静脉的横断面，并确定每根静脉从根到尖的第二弯矩面积。
其他研究包括使用计算机断层扫描机三维测量机翼的弧度，收集所有标本(整个蛾、头部、腹部、胸部、前翅和后翅)的质量和面积信息，生成有限元结构模型，并创建工程翼有限元模型。
Festo的底部钻具组合项目最初的目标是开发一种安全的人机交互系统。该系统应具有较高的灵活性和足够的准确性。
仿生处理助理
生物学灵感:大象的鼻子
开发方:Festo Corp
仿生处理助手项目是基于奥芬巴赫艺术与设计学院Dieter Mankau教授开发的气动轻量化结构，以及斯图加特夫劳恩霍夫制造工程与自动化研究所的添加剂制造波纹管。
通过分析大象鼻子的结构和功能，并使用新的制造技术，Festo工程师开发了一个全新的生物机电处理系统。大象的鼻子是一个迷人的模型工具——它灵活，传递巨大的力量，并作为一个精确的抓握工具，这要归功于分层排列的肌肉系统和进化优化的运动模式。
乍一看，底部钻具组合就像一个有机结构，让人联想到大象的鼻子或脊柱。它包括三个空间运动的基本元素，以及一个手轴和一个具有自适应手指的夹持器。每个执行器在基本元件的接口处提供压缩空气。复位是由环形设计的执行器影响的，当压缩空气排出时，执行器就像弹簧一样作用。在执行器外面的鲍登电缆电位器登记他们的扩展和控制系统的空间运动。
卡明斯基说，大象的鼻子是自然界中展示这些特性的最好例子之一。
“设计过程中的一大挑战是减轻重量，”他说。“这是通过使用选择性激光烧结处理的聚酰胺(解决)。一般来说，这种材料的密度小于1g/cm3，这是真正轻质建筑的关键。但系统本身的结构也被严格简化为它在自然界中可以观察到的功能。”
费斯托的仿生处理助手，灵感来自大象的鼻子，是一个灵活，精确的抓取工具。
Festo的工程师在调整建筑的壁厚时遇到了问题，这与产生运动所需的空气压力有关。卡明斯基解释说，横截面形状的设计及其对系统运动行为的影响之间存在着复杂的关系。
卡明斯基说:“在开发过程中，传感器技术的集成是一个进一步的挑战。”“在这种情况下，我们使用鲍登电缆电位器。这些电位器既长又灵活，足以在整个系统中产生良好的信号。”
在卡内基梅隆大学的机器人研究所，不要指望在乔塞特的办公室里看到玻璃缸。首先，他害怕它们——“这是有生物学基础的，”他说。“在某种程度上，我们天生就害怕蛇。”
卡内基梅隆大学的机器人蛇爬上了一棵树，展示了它令人印象深刻的爬树能力。
但更重要的是，乔塞特没有像AFIT那样使用真实的标本。他的一些工作建立在日本和加州理工学院之前开发的蛇机器人设计的基础上。他解释说，他的科学有四个重点:
•机构设计——如何设计机器人
•运动控制——你如何协调输入，使机器人向某个想要的方向移动，以及步态/运动
•路径规划——弄清楚机器人应该去哪里
•估计—闭合运动控制和路径规划的循环
乔塞特说:“这些蛇机器人没有一个共同的故事。”“对于医用蛇机器人，我首先担心的是机构的设计，然后开始考虑评估，当蛇机器人绕着心脏移动时，它在哪里。对于火车头蛇机器人，我首先担心的是路径规划，然后是机构，然后是运动控制，然后我回到担心机构和路径规划。”
事实上，乔塞特强调，在这四个领域之间来回切换是他的作品最棒的地方。
“这就是机器人技术的伟大之处，它是多学科的，你不能孤立地解决一个问题。你必须跳来跳去才能得到答案，”他说。“我们心中有一个任务，我们试图制造机器人。我们会回去试着造一个更好的机器人。每隔一段时间，我们会和一位生物学家交谈，他会给我们一些启发，但我们从来没有对生物标本进行过系统的检查。”
然而，乔塞特的团队计划在不久的将来检查一些蛇的视频，但原因可能不是你想的那样。
“当蛇来回摆动的时候，它们怎么知道哪条路是向前的?”我们对此有一个理论，并将其用于我们的蛇机器人上。”“我们将与乔治亚理工学院的丹·戈德曼(Dan Goldman)合作，拍摄一些响尾蛇，并应用我们的理论，看看我们对蛇认为前进的印象是否就是蛇前进的方向。”
“工程学和生物学正在相互学习，”他说。“从生物学到我们人类并不是一条单行道。”
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