腕龙属

腕龙属（拉丁学名：Brachiosaurus），简称腕龙，是蜥臀目腕龙科下的一个属，生活在晚侏罗世，模式种为高胸腕龙（Brachiosaurus altithorax）。1900年，埃尔默・S・里格斯首次发现腕龙化石，1903年将其定名。腕龙化石产地分布于美国科罗拉多州、犹他州，葡萄牙，坦桑尼亚。

腕龙是大型恐龙之一，体长可达26米，肩高5.8米，体重估计为33-88吨。其前肢远超后肢，形成直立姿态，支撑延长的颈部。颈椎由发达肌肉组织加固，配合巨型心脏实现向脑部的血液输送。头部小，位于细长颈部末端，鼻孔开口于头顶，齿列由52颗匙状齿组成，用于剪切嫩枝。其五趾型附肢具承重功能，前足内侧第一指发育大型爪。腕龙以植物为食，长颈使其能取食其他恐龙无法触及的植被，具备竞争优势，食性可能涵盖蕨类、苏铁类等植物，大约每天能吃1500千克的食物，是亚洲象食量的10倍。腕龙性情温和，喜欢群居生活，经常成群迁移，寻找新鲜树木。

1997年，经典《星球大战》三部曲经数码修复，新增了异星动物场景，其中塔图因星球的原创生物龙驼（Ronto）以腕龙为原型。2023年，基于FA-TRIZ理论与腕龙颈部生理曲线，科研人员设计了线驱动连续体刚性连接的腕龙颈部仿生机构，采用模块化球铰关节串联结构，通过多自由度耦合运动（弯曲/扭转/复合动作）精准复现腕龙颈部生物力学特性，为古生物仿生机构设计提供重要方法论参考。

名称由来

腕龙的首批化石残骸于1900年在美国科罗拉多州被发现，发掘者是来自芝加哥的科学家埃尔默・S・里格斯。起初，里格斯误以为自己找到的是雷龙属，不过很快他便意识到这只恐龙的体型远大于雷龙；直到1903年，他才将这一发现正式命名为 “腕龙”，而在当时，腕龙是人类已发现的体型最大的恐龙。

发现历史

1907年，一个德国古生物学家到非洲坦桑尼亚找矿，与工人一道在挖坑的过程中意外地发现了一堆巨大的动物骨骼化石。挖掘工作用了4年时间，共运出250吨化石。为了搬运这些化石，古生物学家雇用了几千名工人才将其运到最近的港口，然后装船运回德国。经研究整理后，组装几具标本。其中一具非常完整，装成的骨骼长23米，头距地高达12米多，它就是腕龙。

腕龙模式种为高胸腕龙（Brachiosaurus altithorax）。德国古生物学家W.詹尼斯于1914年根据非洲坦桑尼亚汤达鸠（Tendaquru）组中发现的材料命名了第二个种，但现在认为这个种应当是独立的一个属，即长颈巨龙（Giraffatitan），意为“像长颈鹿一样的巨龙。

形态特征

腕龙属体长可达26米，肩高5.8米，整体高度12-16米，体重估计为33-88吨。该物种具有显著的身体比例特征：前肢长度远超后肢，形成直立姿态，这种结构可有效支撑其延长的颈部重量。颈椎由发达肌肉组织加固，配合巨型心脏实现向脑部的血液输送，部分学者推测可能存在多心脏协同工作的可能性。

头部结构呈现典型植食性恐龙特征：相对较小的颅骨位于细长颈部末端，鼻孔开口于头顶部。齿列由52颗匙状齿组成，排列于上下颌骨，具备剪切嫩枝的功能性。

运动方式研究表明，其五趾型附肢具承重功能，前足内侧第一指发育大型爪。尾部作为平衡器官与颈部形成力学对应关系。

分布范围

腕龙化石产地分布于美国科罗拉多州、犹他州，葡萄牙，坦桑尼亚。腕龙类在晚侏罗世遍布南北各大陆，在早白垩世却急剧减少，到了晚白垩世则已经没有了它们的踪迹。

栖息环境

腕龙生存于晚侏罗世至早白垩世，当时地球大陆正缓慢向现今位置漂移，气候整体温暖湿润，植被繁茂，为这一植食性恐龙提供了充足的食物资源。腕龙以当时丰富的植物为食，其长颈部使其能够取食其他植食性恐龙无法触及的植被，具备生存竞争优势。其食性涵盖多种植物，包括蕨类、苏铁类，可能还包含树木。

生活习性

腕龙性情温和，喜欢群居生活。腕龙摄食行为表现为取食高处植被，其肩部隆起导致躯干向后倾斜，这一解剖特征与现代长颈鹿存在趋同演化现象。每日需消耗约1500千克植物材料，相当于现代非洲草原象食量的十倍。古生态学证据显示，这类恐龙可能采取群体迁徙策略，在开阔环境中寻找新鲜植被资源。

专家认为，腕龙以高大树木的叶子为食，比如针叶树和树蕨的叶子；它不会咀嚼，会将植物整个吞下，依靠 “后肠发酵” 消化坚韧的树叶 —— 其肠道的特殊区域会借助细菌分解植物物质，而马、大象、兔子等现代食草动物也会用这种方式消化食物。

相关研究

腕龙颈部的仿生机构设计与仿真分析

本研究以腕龙颈部为对象，基于FA-TRIZ理论设计了一种线驱动连续体刚性连接的仿生机构。该机构由多节球铰关节模块串联构成，能够实现弯曲、扭转及其复合运动。研究通过静力学分析与运动学建模验证结构可靠性，其中运动学模型采用分段常曲率建模与坐标变换方法，建立了驱动空间、构型空间与工作空间之间的映射关系，并通过运动学解耦绘制出颈部末端工作空间。MATLAB仿真直观呈现了颈部运动姿态，验证了运动学算法的正确性；基于STM32控制的样机实验通过协调八个步进电机，进一步证实了机构可行性与运动模型的准确性。

本研究以腕龙颈部为研究对象，采用FA-TRIZ理论结合颈部生理曲线设计了线驱动连续体刚性连接的腕龙颈部仿生机构，它由连续多节球铰关节模块构成，能进行灵活自由的弯曲、扭转以及弯曲+扭转的运动姿态，能够生动模仿腕龙颈部真实状态，是应用创新设计方法的一份指导案例。除此之外，为了保障机构的可靠运行，对机构进行静力学分析与运动学建模，并设计样机进行试验。本文的主要研究内容如下：分析FA与TRIZ理论在机构设计时的优缺点，提出二者融合的FA-TRIZ设计理论，从颈部弯曲与扭转的总功能出发建立颈部形态学矩阵，应用分离原理对其中的绳索矛盾进行分析进而得到一种新型弯曲扭转关节模块，并完成腕龙颈部的仿生机构整体设计。采用分段常曲率模型-几何法对腕龙颈部弯曲的运动姿态进行分析，得到单段柔性颈弯曲时驱动空间、构型空间、工作空间三者间的映射关系，其次采用坐标变换得到单段柔性颈扭转时的绳长与扭转角之间映射关系，并对多段柔性颈进行运动学解耦，绘制了柔性颈末端的工作空间。在MATLAB中对腕龙颈部的运动学模型进行仿真，形象直接的展现腕龙颈部的运动姿态，进而验证运动学算法的正确性。另外，设计原理样机并基于STM32开发了运动控制系统，通过PC机与STM32串行通信实时控制八个步进电机，验证了机构的可行性以及运动学模型的准确性。