这样精巧灵活而又健壮有力的爪子，同样是许多鸟类捕猎的利器 。肉食性鸟类主要的武器便是嘴和爪子，而鹰是将这两样武器是用到极致的佼佼者 。鹰爪握力超越人的十倍，可以轻易刺穿大型动物的头骨，是实打实的利器 。正因鸟爪如此精密而实用，所以科学家们在创造发明时，从中获得了许多灵感 。
Part.3
机械爪SNAG：人类向鸟儿拜师的又一成果
较早时期，人类学习鸟类飞行的原理，改善并发明应用了飞机 。之后螺旋翼的直升机和小型无人机尽管与鸟的结构不再类似，可人们仍能从鸟类身上获得很多的灵感，然后加装到无人机上 。而今天的机械爪SNAG，正是人类向鸟儿拜师的又一成果 。


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SNAG采用3D打印技术制作，材料轻便，坚固耐用 。整体结构均仿照鹰爪，包括趾爪表皮、骨骼以及关键的联动肌腱 。
SNAG表面具有增大摩擦力的趾垫和爪尖，保证其与接触表面充足的摩擦力 。用齿轮和连接杆组成的、类似鹰爪骨骼肌腱的传动结构，保证了抓握的牢固性和低能耗 。与鸟类肌肉特点相似，在保持静态抓握时，SNAG也是处于自然的低能耗状态 。
这项仿照鹰爪的设计大获成功，SNAG能够长时间抓握在不同物体表面，包括足够承载无人机重量的树枝和凹凸不平的地面 。它也能像真正的鹰爪一样，根据指令抓握、拿取物品 。
Part.4
有了SNAG，我们能做什么？
和优秀的鸟爪一样，这种机械爪的主要任务就是停靠和抓取，而这两项功能都对无人机的实际作业有着非比寻常的意义 。
首先，停靠是为无人机省电的重要举措 。玩过无人机的小伙伴应该深有体会，续航能力是考验无人机性能的关键指标之一 。但是在野生动物监控、情况勘测等任务中，需要无人机长时间悬停作业，以至于现有的电源无法支持任务完成 。如果能够依靠SNAG停靠，耗电量将不到悬停的1/10，大大缓解了无人机续航能力不足的情况 。
其次，抓取与运送物品的能力，对于无人机泛用度的意义更是不言而喻 。在某些环境下，例如，复杂崎岖，人力难以触及或事故风险高的地带，如充斥有毒气体的矿洞，危险生物潜伏的沼泽等，无人机可以完成快速探测取样和短距离运输的任务 。


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动图：SNAG 能够平稳起飞和降落（图片来源：https：//www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abj7562）
尽管SNAG目前仍然存在某些问题，比如抓取操作需要人为操控，无法实现自动探测适合的表面或树枝进行抓取，但它仍然给我们带来了广阔的想象空间 。
未来，SNAG也许会成为某些复杂场景下无人机的标配，实现无人机的长时间运作和灵活样品采集，还可能在其他类型的机器人甚至火星探测器等应用场景中绽放光彩 。
SNAG是人类模仿鸟类而取得的又一精妙成果，是仿生机器人的再一次进步 。事实上，科学的本质就是在这样不断地探索、启发、创新中进步，从自然中学习、掌握规律，并化为人类自己进步的力量 。留心观察身边，专注思考迁移，也许下一个上热门的发现，就藏在你家楼下的小树林里 。
参考文献：
[1] Roderick，W 。R 。T 。，et al 。（2021） 。“Bird-inspired dynamic grasping and perching in arborealenvironments 。” Science Robotics 6（61）： eabj7562 。。
出品：科普中国
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