世界上一些科学家致力于让机器人拥有更强的行走能力,而另一些则从另外的角度出发,探索机器人行进的新方式。
以色列班古里昂大学 单马达波动机器人
以色列班古里昂大学的研究人员属于后一种。他们制造的单马达波动机器人(Single-Actuator Wave robot,简称 SAW 机器人) 前进时的动态就像水面的波纹。
据领导该项目的 David Zarouk 博士介绍:实验证明了波浪状蠕动非常适合让机器人在砂石等坚硬的表面移动。低重心的特点让他们的机器人有能力克服许多障碍。这种机器人所具有的游泳能力使得它应用前景广阔。
SAW 机器人波浪形的动作与蛇很像(尽管蛇的动作是水平面上的),也与依靠鞭毛前进的海洋生物有着诸多的相似之处。从名字上我们就知道,SAW 机器人只有一个马达驱动脊柱状的螺旋结构,整个构造是用3D打印的方式制作的。
SAW 机器人最让 Zarouk 博士感到兴奋的一点是它的尺寸非常多样。最小的 SAW 可以做到 1 厘米长,Zarouk 希望这种尺寸的SAW机器人可以帮助医生进行内窥镜检查,甚至是活体组织检查。
日本京都大学 多腿机器人
我们之所以会害怕蜈蚣,是因为我们对蜈蚣移动的敏捷性和跨越障碍的灵巧性了解不够。日本京都大学的研究人员们并未被蜈蚣吓到,他们已经对这个问题有了透彻的了解。他们利用电脑模拟和机器人找到了问题的答案。
这些研究人员深入了解的,是运动力学本身的特性,即驯化不稳定性,这个也许是劣势的因素正是蜈蚣成功的关键要素。
研究的主要科学家Shinya Aoi表示:“我们的团队研发出一种蜈蚣数学模型,发现蜈蚣在直走时会通过改变它们的移动速度和机体轴线的柔韧性,来达到超临界霍普夫分岐,从而让它们的身体呈现出不稳定和起伏不定的状态。”
该团队一开始利用计算机模型进行研究,后来他们又做出分段的多腿机器人,得以复制出蜈蚣的移动,包括它们那类似波浪一样的身体动作。进一步研究下去的话,此类知识能够帮助人类更好地改善机器人的运动,不论这些机器人有多少条腿。