在茂密的森林中，松鼠凭借灵巧的身姿在枝杈间自由穿梭：它们以每秒5米的弹跳速度跨越数倍体长的间隙，在直径不足1厘米的枝条上精准着陆，甚至能在失足瞬间通过“空中杂技”调整姿态逃生。这种在三维复杂环境中动态平衡的能力，令工程师们惊叹不已。
近期，加州大学伯克利分校的跨学科团队在《科学·机器人学》发表突破性成果——受松鼠生物力学启发的跳跃机器人Salto，首次实现窄杆精准着陆。这项研究不仅揭示了动物运动的深层机制，更为救灾机器人、深空探测器等特种装备研发开辟了新路径。
一、自然界的运动大师：松鼠的生存智慧
松鼠的生存环境充满挑战：雨林树冠枝干交错，风力扰动频繁，捕食者威胁不断。进化赋予松鼠三大核心能力：
动态平衡控制：通过实时调节四肢刚度，在0.1秒内完成从高速冲击到稳定驻留的转换。
环境自适应：根据枝条直径（0.5-5cm）、表面粗糙度（苔藓/树皮）自动调整抓握策略。
能量高效利用：跳跃时腿部肌肉储能效率达75%，远超人造弹簧（约50%）。
高速摄影显示，松鼠完成1.5米跨距跳跃时（相当于人类跳过10米壕沟），展现精密运动控制：松鼠在跳跃不足时，会减少腿部力量，利用摆动尾巴实现惯性回摆修正轨迹；当跳跃过度时，则增大腿部力量实现快速平衡；着陆阶段，松鼠通过前肢吸收86%冲击力，后肢随即调整抓握角度，能在最细弱的树枝上保持平衡。这种动态调节机制，被形象地称为"生物弹簧-阻尼系统"。
二、从生物机理到工程突破：Salto机器人的进化之路
初代技术瓶颈。伯克利团队2016年发布的首代Salto机器人虽能垂直跳跃1.2米（5倍身高），但存在显著局限：仅能在平坦地面着陆；连续跳跃间隔需2秒以上；抗扰动能力差，侧向风力超过1.5m/s即失衡。
研究投入团队对已有单腿跳跃机器人Salto进行了重大升级：
姿态调节算法：提高能量输出效率，通过蜷缩/伸展躯干补偿摆动误差；
混合制动系统：在反作用飞轮基础上，新增腿部力量调节模块，实现双重平衡控制；
被动抓爪设计：采用低摩擦材料设计足部，在无需复杂抓握装置的情况下实现稳定着陆。
三、实验验证的惊人成果
改进后的Salto机器人已成功完成多轮窄杆跳跃实验。在模拟树干直径仅2cm的栖木上，机器人通过前肢缓冲和足部扭矩调节，实现了92%的着陆成功率。即便在重力仅为地球1/80的土卫二环境模拟中，该机器人单次跳跃距离可达标准足球场长度，展现出星际探测的潜力。
从实验室到场景应用，还有大量技术转化的需求。
1.地球应用场景
建筑巡检：在高层建筑桁架间跳跃，执行结构健康监测；
灾后救援：穿越倒塌建筑的钢筋丛林，探测幸存者位置；
森林监测：在树冠层部署传感器网络，研究生态系统动态；
工业检修：在化工设备管道间移动，执行高危区域检查。
2.深空探索前景
针对土卫二等低重力天体，该机器人可搭载科学仪器实现远距离跳跃探测。其单腿设计在微重力环境下优势显著：集中动力输出使跳跃高度可达自身长度数十倍，配合星载导航系统，可构建低成本的天体表面探测网络。
四、科技向自然致敬
自然界的进化历程，本质上是亿万年生物实验的结晶。松鼠的跳跃智慧，经过数百万年的自然选择优化，为工程师提供了近乎完美的解决方案。随着仿生机器人技术的成熟，未来或许能看到机械"松鼠"在灾后废墟中灵活穿梭，在遥远星球上留下人类探索的足迹。这种跨学科合作范式——从生物力学原理出发，通过数学建模和工程实现进行技术转化——正在开启科技创新的新纪元。
论文信息：
Justin Yim, Monopedal robot branch-to-branch leaping and landing inspired by squirrel balance control, Science Robotics (2025). DOI: 10.1126/scirobotics.adq1949. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adq1949
Sebastian D. Lee et al, Free-ranging squirrels perform stable, above-branch landings by balancing using leg force and nonprehensile foot torque, Journal of Experimental Biology (2025). DOI: 10.1242/jeb.249934
