空中抓取器很酷炫？鸟儿：还不是我的爪子给你的灵感

诺哈网2023-05-25 19:24:210阅

如果你是一个喜欢逛公园的人，肯定见过鸟儿在树枝上快乐蹦跶的场景。那你可曾注意到，似乎不论树枝是粗是细，是光滑还是粗糙，哪怕是长满苔藓，鸟儿始终能够一视同仁，扎根一般地抓在树枝上，甚至蹲着打个盹也是小菜一碟。

在树枝上站得稳稳当当的鸟儿们（图片来源：新浪微博https：//weibo.com/1867169435/FAMXKznUl）

细心的科学家们很早就发现了这个现象，并向鸟儿们“拜师学习”，终于成功给科技领域中的“小鸟”——无人机，也装了一双爪子，并将这个机械爪命名为SNAG。

动图：SNAG 能够像鸟类一样紧紧的抓住物体降落（图片来源：https：//www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abj7562）

两位科学家，美国斯坦福大学的工程师MarkCutkosky 和荷兰格罗宁根大学的 David Lentink，受到鸟类启发，发明了搭载于无人机上的机械爪SNAG，登上了著名科学刊物Science Robotics的封面。

目前，这种机械爪已经成功搭载在了他们所制造的无人机上，并进行了多个维度的实验与实际任务测试。

鸟儿为什么能够掌握这项本领？科学家又是怎样从鸟儿这里学到技巧，从而给无人机也加上这样一双靠谱的爪子呢？

Part.1

一双结构神奇、骨骼精奇的爪子

鸟儿的种类繁多，抓住树枝的能力也不太相同。诸如鸵鸟、火烈鸟，或是鸭子一类的鸟，本身不具备长距离飞行和栖息在树上的能力，爪子的抓握能力自然相对较弱；而其它大多数鸟类，不用说稳稳站在树枝上，就算是在上面睡觉也轻而易举。

事实上，鸟类这项能力最大的功臣就是它特殊的爪子结构。从表皮到肌肉，到韧带再到骨骼，千万年的进化让鸟儿爪子的每一个细节都为“抓握”这个小动作量身定制。

先从外皮说起。相信大家都吃过一道菜——“虎皮凤爪”，我们仔细观察就会发现，鸡爪表面都是一块块的小疙瘩，而且与地面接触的部分，疙瘩更加细密。而其他大部分鸟的趾爪也具有这种鳞片状的角质硬皮结构，它能够最大限度地增加鸟类爪子与地面的接触面积和摩擦力，让鸟儿即使在光滑的电线上也能抓得稳稳当当。

此外，这层外皮既坚硬又没有痛觉神经，保证鸟儿看见树枝或是粗糙的地面，能不假思索地落下去停稳，不用考虑被割伤划伤。

不仅是爪子的外皮有讲究，鸟的肌肉、韧带、骨骼更像是一座严丝合缝的精致机器。大部分鸟的四个趾爪有三个在前，一个在后，这些趾爪又细又长，适合环绕贴紧不同粗细的树枝。而当鸟爪抓住树枝后，鸟儿会迅速蹲下后半身，弯曲腿，屈肌腱也随之自动绷紧，带动爪子扣紧树枝。“坐下”这一微小的动作仿佛带动了一系列机关，一气呵成。此时，扣紧的爪子就如同“上了锁”，即使打个盹也不会轻易松开。

Part.2

睡觉需要、捕食需要，这是一双很忙的爪子

看到这儿，你是不是觉得鸟儿“上了锁”的爪子必定是力量满满？让人意想不到的是，与人类的手抓取物体时肌肉紧绷不同，鸟类爪子扣紧时肌肉是松弛的，也就是鸟类在下落起飞时才需要使力，停靠在树枝上抓紧树干却毫不费劲。

正因如此，鸟儿们才能轻松地站在树枝上歇息打盹。再加上鸟类的睡眠程度通常较浅，它们甚至可以做到一半大脑正在睡眠，另一半大脑保持清醒，因此在树上打盹的时候，鸟儿依旧可以调节身体各个部分，保持平衡。

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。