哈工大的大狗机器人也公开了，20个自由度，有一种蒸汽朋 ...

involute 发表于 2015-3-23 00:20
你看你也只说难说吧？事实上，如果真的履带、轮子有这样的适应能力，生物早进化出履带和轮子了。

轮子是人类发明的最有效的陆上交通工具。据测定，骑自行车依靠人力驱动轮子前进，是当今世界上效率最高的交通方式，其效率比喷气式飞机高5倍，比奔跑的狗或飞翔的鹦鹉高15倍，比飞爬的蟑螂高400倍

为什么没有多细胞生物进化出轮子？

既然大自然能进化出微观的轮子，那一个有趣的问题是，为什么又没有任何多细胞生物进化出大型的轮子呢？

对于这一问题，一般认为有两方面的原因：发育、解剖学上的限制，和进化上的不利。

从解剖学角度来看，由于轮状物必须能围绕着轴（或者带着轴一起）自由旋转，这就意味着生物本体和轮状部分之间不能有固定连接，而没有固定连接就意味着无法通过血管等组织向轮状部分输送养料和取回废物。鞭毛的轮轴结构是分子尺度的机械，可以通过扩散和渗透等过程来解决向轮状部分提供原料的问题，而这种传递的效率无法与血管运输相比，所以多细胞生物无法以之供养大型的轮子。

理论上来说这个问题是可以解决的，如果轮状部分采用类似指甲、甲壳那种‘死掉’的生物材料，就可以避免提供养料的难题。

要进化出轮子，还存在另一个难以逾越的障碍。在自然环境里，轮子并不见得比其他运动方式有优势，就算没有发育和解剖学上的限制，进化也未必会选择轮子。

最显然的一点是轮子在陆地上需要自然界中罕有的平坦、坚硬的路面，否则会因阻力太大而陷住。缺乏合适路面其实也是有些人类文明没有发明或者采用轮子的原因。例如罗马帝国时代，轮式战车曾经传到了中东和北非，但后来罗马帝国没落后当地人却不再使用轮车，而是用骆驼来运输物品。如果知道轮车在沙漠地面前行时所受到的阻力是在混凝土路面所受阻力的10到15倍，你就不会为当地人的这种选择感到奇怪。另一个例子是在大航海时代之前的南美洲，要么缺乏合适路面，要么缺乏拉车的牲畜，当地的玛雅人、墨西哥土著人虽然知道轮子的概念，但却不使用。也是基于这一原因，现在美军在研发 ‘机器驴’，因为很多在自然环境‘腿’这种设计比轮子更有优势。

有人问如果说轮子在陆地上没优势，那么在水里、在空气里总行了吧？为什么没有鱼或者鸟进化出螺旋桨？答案是在水或空气中螺旋桨的机械效率不如摆动的鱼尾或者翅膀，所以生物螺旋桨并无进化优势。轮轴机械只有用于在粘度为主导因素的流体中运动时才有效率优势，而细菌的鞭毛就是在这样的环境中进化出来的。

还有一点是动物的肢体往往有多种功能，例如刹车减速、抓、挖、踢打等等，而进化出轮子会丧失很多功能。你要是四肢末端都是轮子，可怎么拿筷子啊？