【从大自然中学习】云台（gimbal）

我偶尔会把食物洒出来或者把水打翻。当我的女儿犯这种错误时，我会皱着眉头说：“手还没熟练呢，啧啧。”女儿则反驳道：“都是因为爸爸的遗传基因。”

我们为了不让水杯里的水洒出来而保持水平，或者用筷子准确地夹起物体，都是因为胳膊和手在进行“水平校正”和“姿态校正”。我们的胳膊和手就像是一种云台。

如今，我们在日常生活中也经常能看到云台系统。几年前，用于拍摄YouTube或Vlog视频的手机云台还是电影或电视制作专业人士使用的设备，现在在旅游景点也很常见了。

此外，无人机的普及，其中一个重要原因也是因为云台能够拍摄照片和视频。以前，摆弄无人机的时候虽然很有趣，但它飞不了太远，除了操控之外没什么特别用途。然而，当无人机装上摄像头后，航拍成为了可能，这成了它的一大优势。而保持无人机摄像头稳定的装置正是云台。

云台的发展历史

云台最初用于在移动环境中的航海船舶罗盘或飞机导航设备（陀螺仪）。随着云台系统的发展，在国防领域，它也为军舰或武装直升机的武器稳定性和精确瞄准提供了支持，因此大大提高了打击精度和作战效率。另一方面，在民用领域，由于高价云台系统难以普及，主要使用的是调节姿态和保持水平的简易云台。

受鸟类启发的云台技术

而后，受鸟类启发，现有的云台技术得到了很大改善。你可能见过鸽子在公园或空地上走来走去啄食的样子。我们观察鸟类走路会发现一个奇特之处：人走路时，腿、身体和头部会同时向前移动，而鸟类看起来像是“把头向前伸再向后缩”。但实际上，它们并不是前后摇晃头部，而是先把头向前伸，身体再跟着前进至头部的位置，然后再伸头，身体再跟着前进，这样交替着走路。

与人类不同，鸟类的眼睛无法在头部独立移动，因此这种固定或移动头部的方式有助于稳定视野。这种视野稳定在寻找食物、躲避天敌或探索周围环境时起着至关重要的作用。

LG电子曾公开过一段视频，在鸡头上安装小型摄像头，利用鸡惊人的头部稳定性来模拟云台效果。附着在鸡头上的摄像头在任何姿态下都能稳定拍摄物体，因此鸡也被称为“最佳云台”。鸟类即使身体移动，也能本能地保持头部非常稳定，这要归功于一种叫做前庭眼反射（VOR, Vestibulo-Ocular Reflex）的生物机制。LG电子通过这一原理获得灵感，在其G2智能手机中应用了光学图像防抖技术，将它设计成能像鸟类一样保持稳定的摄像头焦点。得益于这项技术，人们拍摄照片或视频时的抖动问题得到了有效改善。

梅赛德斯-奔驰S级轿车搭载的Magic Body Control悬架系统也受到了鸟类在移动身体时保持头部稳定方式的启发。该系统使用摄像头扫描前方道路，并实时调整悬架，最大限度地减少车身晃动，从而提供平稳的乘坐体验。这与鸡即使身体移动也能稳定头部的原理非常相似。

公园里鸽子点头走路的样子看起来滑稽又不自然，但这种动作背后隐藏着令人惊讶的缘由。从自然界获得的灵感不仅推动了尖端科技的发展，也为我们生活中的智能手机摄像头防抖、舒适的汽车以及摄像机云台系统等各种技术的进步提供了巨大帮助。

图解：

P104.

*手机云台是一种帮助减少手机抖动以实现稳定拍摄的装置。当发生外部移动时，通过将主体向相反方向倾斜来校正抖动。

P106.

分析鹌鹑在地面行走姿态的X光图像