師法自然,科學家開發出像蛇一樣靈活的機器人

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 21 日 8:30 | 分類 尖端科技 , 機器人 Telegram share ! follow us in feedly


談起仿生學,我們並不陌生,模仿生物的構造和功能而發明的新工具,在人類歷史上比比皆是。最近科學家們又從蛇身上得到啟發,打造出能滑行前進並越過障礙物的蛇形機器人。

美國約翰‧霍普金斯大學的工程師們研究了蛇的活動機制,將原理應用到可靈活行動的機器人上,期待這種機器人在搜索和救援中大展拳腳。

「我們從這些令人毛骨悚然的生物上尋找靈感,因為它們在日常生活中早已能自如地越過障礙,」研究人員之一的 Chen Li 表示,「希望我們的機器人能夠學習如何像蛇一樣滑行」。

以攀爬不同高度和表面的台階為例,研究人員注意到蛇的身體採用側身起伏與懸臂狀相結合的型態,身體分為三部分行動,前後段來回移動,中間部分則保持不動。

靠近台階時,前段長度增加,中間段長度不變,後段長段縮短。對於較高的台階或表面光滑的台階,蛇的速度和搖擺幅度都會降低,以保持攀爬的穩定性。

最早是根據蛇的行為模式,建構帶有一個十段輪式履帶的機器人,但初代結構穩定性不足,經常翻車或被卡住,後來工程師在每個單向輪與機身各部位之間插入懸停裝置,減少其滾動的不穩定性。

如今這種蛇形機器人已經能爬上相當於體長 38% 高度的表面,且速度幾乎與蛇一致。不過,由於增加了懸停裝置,能耗也隨之增加,且目前能量轉化率較差,如何降低耗能,並讓機器人在更複雜的表面活動,都是接下來研究工作的重點。

(本文由 愛范兒 授權轉載;圖片來源:約翰‧霍普金斯大學

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