圖源：University of Notre Dame

機器人是一種能夠半自主或全自主工作的智能機器。它們具有感知、決策、執行等基本特征，可以輔助甚至替代人類完成危險、繁重而復雜的工作。這不僅能提高工作效率與質量，服務人類生活，還可擴大或延伸人的活動及能力范圍。

近日，在一項新研究中，圣母大學電氣工程助理教授Yasemin Ozkan-Aydin從生物系統中獲得靈感，研發出了四腿群體機器人。這些機器人能夠在具有挑戰性的環境中，模仿自然界的其他生物，和“同伴”一起完成艱巨的任務。

腿式機器人可以在崎嶇地形和狹小空間等具有挑戰性的環境中航行，四肢的使用提供了有效的身體支撐，促進了障礙物的快速穿越。但是，有腿機器人在實際環境中也面臨著挑戰，那就是運動性能的下降。

在這項研究中，她假設單個機器人之間的物理連接可以增強其移動性。單個機器人可以執行簡單的任務，例如在光滑的表面上移動或搬運輕物體。但如果任務超出單個機器人的能力范圍，則機器人會彼此物理連接以形成更大的“多腿系統”來共同完成任務。

Ozkan-Aydin說：“當螞蟻運輸物體時，如果遇到障礙物，螞蟻群體會共同努力克服該障礙物。例如，如果路徑中有間隙，它們將形成一座橋梁，以便其他螞蟻可以穿越。我的研究靈感，就來于這個現象。”

Ozkan-Aydin使用3D打印機制造了長度為15到20厘米的四足機器人，每個都配備了鋰聚合物電池、微控制器和三個傳感器。三個傳感器分別是一個光傳感器和前后兩個磁性觸摸傳感器，允許機器人相互連接。四只靈活的腿減少了對額外傳感器和零件的需求，并為機器人提供了一定的機械智能，這有助于在崎嶇或不平坦的地形上進行交互運動。

在運輸物體時，某個機器人遇到障礙，就會像其他機器人發送信號。屆時，它們會連接在一起，在集體工作的同時成功穿越障礙。

該研究論文題為“Self-reconfigurable multilegged robot swarms collectively accomplish challenging terradynamic tasks”，已發表在Science Robotics上。

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論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abf1628

標簽： 科學家 利用 3D 打印