新研發的鐵殼機器蝸牛可成群結隊執行越野任務
儘管蝸牛行動遲緩、底部黏糊糊的,但它們卻激發了一種新型機器人的靈感,這種機器人可能非常有用。成群的蝸牛機器人既可以獨立行動,也可以聯合起來執行原本不可能的任務。
近年來,我們常聽到”蜂群機器人技術”。這個概念涉及利用小型機器人,它們既可以單獨工作,也可以作為一組相同機器人的一個方面工作。在後一種情況下,所有機器人都會相互通信,協調行動,以完成工作。這項工作可能需要在災難現場搜尋倖存者,在危險環境中執行偵察任務,甚至探索其他星球的表面。
在某些應用中,機器人之間必須進行實體連接。由於空中和水下機器人可以水平和垂直移動,因此當它們連接在一起時,能夠形成三維形狀。相較之下,由於陸地(地面)機器人只能水平移動,它們只能形成二維形狀,從而限制了它們的潛在用途。此外,迄今為止創建的大多數實驗模型只能在光滑、平坦的表面上移動。
不過,如果有一種”越野”陸地機器人可以互相攀爬,堆疊成三維立體結構,情況就會不同了。這就是新型蝸牛機器人的由來。
白玉蝸牛與機器人蝸牛相似之處示意圖香港中文大學
該裝置由香港中文大學的趙達及其同事開發,靈感來自白玉陸地蝸牛。就像這種腹足類動物一樣,白玉陸地蝸牛可以一邊移動自己,一邊很好地粘在物體表面,但在需要時又會停下來,利用吸力形成更牢固的粘合。
機器人有一個球形的鐵磁鐵殼,裡面裝有電池、微處理器和其他電子設備。外殼的底部是一組類似坦克的橡膠履帶,上面嵌入了磁鐵。兩條軌道之間有一個可伸縮的真空吸盤。
透明外殼版機器人的底部視圖–吸盤內的微小聚合物柄陣列有助於吸盤附著在粗糙的表面上
當機器人在”自由模式”下移動時,吸盤會被收回,不提供動力。機器人只需沿著履帶在平整或不平整的地形上移動,利用履帶上的磁鐵爬上其他蝸牛機器人的外殼。
一旦在上面就位,機器蝸牛就會降低吸盤並啟動吸盤,從而切換到”強力模式”。然後,吸盤就會緊緊地吸住另一個機器蝸牛的外殼,將兩個機器蝸牛牢牢地固定在一起。儘管如此,機器蝸牛的外殼仍然可以相對於吸盤旋轉,使其可以在不失去吸力的情況下就地轉動。
機器蝸牛合作爬過壁架
在迄今為止的戶外測試中,成群的蝸牛機器人共同完成了爬上壁架、穿過縫隙、組成單一機械手臂等任務。雖然在這些實驗中,蝸牛機器人是遠端控制的,但人們希望它們的後代有一天也能自主完成這些任務。
您可以在下面的影片中看到蝸牛機器人的行動。有關這項研究的論文最近發表在《自然通訊》(Nature Communications)雜誌上。
如果你對這些機器人看起來不像真的蝸牛感到失望,不妨看看卡內基美隆大學去年創造的自癒機器人蝸牛。