仿生蜈蚣機器人可以根據地形自我適應實現強大的穩定性
技術再一次從大自然中獲得了靈感。在研究了蜈蚣如何穿越崎嶇的地形之後,研究人員創造了一種多腿機器人,模仿它們彎曲的側向運動,提供更大的穩定性和可操作性。蜈蚣和千足蟲是肌足類動物,這種動物的身體由許多類似的部分組成,幾乎所有的部分都有連接的腿。蜈蚣可以在不同的地形中有效地移動,因為它們靈活的身體和肢體的數量使它們能夠根據環境調整自己的形狀。
試圖創造生物仿生多腿機器人的研究人員經常發現,他們在掙扎。當一條腿因反复受力而出現故障時,會限制機器人的移動能力。而且控制大量的腿需要大量的計算機能力。現在,來自日本大阪大學的研究人員開發了他們自己的機器人myriapod,有六個部分,每個部分包含兩條腿,並有靈活的關節。
A. 肌足類機器人。B. 前視圖。C. 俯視圖。D. 俯視圖
該機器人長度為53英寸(135厘米),重量為20磅(9.1公斤)。它的六個獨立的部分有一對連接的腿,由兩個鏈接組成,通過靈活的關節連接,允許偏航或在不同方向移動。
研究人員發現,增加關節的靈活性會導致”乾草叉分叉”,即直線行走變得不穩定。研究人員沒有糾正這種不穩定性,而是更多地利用它,讓機器人以一種彎曲的模式行走,要么向左,要么向右,就像蜈蚣那樣。
該研究的主要作者Shinya Aoi說:”我們的靈感來自於某些極其敏捷的昆蟲的能力,這種能力使它們能夠控制自身運動中的動態不穩定性,從而引起快速的運動變化。”
描述機器人穩定和不穩定行走模式的圖表
研究人員發現,不直接操縱機器人而是控制其身體軸的靈活性,可以大大降低計算的複雜性和操作機器人所需的能量要求。在測試了機器人的運動後,他們發現它可以通過一條彎曲的路徑到達目標。研究人員認為他們的機器人肌架有很多應用。
該研究的共同作者之一Mau Adachi說:”我們可以預見在各種各樣的情況下的應用,如搜索和救援,在危險環境中工作或探索其他星球。”
在未來,研究人員計劃在更具挑戰性的環境中測試他們的設計,例如在粗糙的地形上。
這項研究發表在《軟體機器人》雜誌上,下面的視頻由主要作者Shinya Aoi拍攝,展示了機器人在到達設定目標時的可操作性。