美研製蜈蚣型机械人

2023-05-30 2511 杨发兴 澳门日报

 美国科研人员从蜈蚣的运动方式中得到灵感,研製出拥有多节身体和多条腿的机械人,能高效通过崎岖不平的路面,不必依赖传感器随时探测路面情况。

 美国佐治亚理工学院的研究人员说,他们开发出一个新的理论框架,推算节肢型机械人在崎岖路面上的通行效率,并製造出不同规格的机械人进行试验,发现腿比较多的机械人效率更高。根据这种设计思路,可望研製出适合农田作业和救灾等场合的新型搜救机械人。相关论文发表在新一期美国《科学》杂誌上。

 研究人员用3D打印技术製造小型的机械人身体,每节身体都有两条腿并配备数台发动机,然后让腿数不同的机械人反覆通过堆满小方块、高低不平的路面,从指定起点前往六十厘米远处的终点。结果发现,仅有六条腿的机械人表现很不稳定,每次试验耗费的时间差异较大;而有十四或十六条腿的机械人通行更加快速,而且每次耗费的时间差不多。此外,腿的长度和数量也会影响机械人的通行效率,这与蜈蚣的运动方式有很大的相似之处。

 物理学院教授丹尼尔戈德曼说:“当你看到一只蜈蚣在奔跑时,你看到的是一种生活在和我们不同的世界里的动物。在我们的世界里,运动的规则主要是惯性。例如,当我们摆动腿时,我们的脚会落地并向前移动。但是,在蜈蚣的世界里,如果它们停止身体和四肢的摆动,它们就会立即停止移动。”根据这一特徵,佐治亚理工学院的物理学家、工程师和数学家团队们开发了一种新的多足运动理论,并创建了多足机械人模型,发挥蜈蚣运动特性的优势。

 人类行走在崎岖环境中时必须小心观察,根据路面情况随时作出反应,对机械人来说这就意味着需要配备大量传感器,会大幅提高成本,而且传感器在恶劣环境中很容易损坏。新型机械人将运动分段处理,不需要根据传感器的实时探测来调整动作,更加高效实用。

 该研究成果有望为农业生产和救灾等领域提供新的解决方案。研究人员表示,这种机械人可以很好地适应各种複杂地形,比如农田、山区等地。在救灾场合,这种机械人可以搜索和救援那些难以接触的地区,还可以执行拯救被困人员的任务。因此,该研究成果将为未来的搜救机械人设计提供重要的参考和借鑒,有望推动科技进步并改善人们的生活。

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