本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映的是作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
受自然啟發的機器人並不新鮮——除了所有類人機器人之外,機器人專家還模仿了許多其他動物物種,例如令人驚奇的犬類 BigDog 機器人。
那麼為什麼不從不起眼的毛毛蟲身上汲取靈感呢?畢竟,鱗翅目幼蟲不僅可以穿過狹窄的空間,而且某些物種還具有一種稱為彈道滾動的快速逃生機制。例如,珍珠母貝蛾 (Pleurotya ruralis) 的幼蟲可以錨定其後端,捲成一個輪子,像體操運動員一樣向後彈跳,滾開以躲避危險。這種毛毛蟲可以在大約 60 毫秒內從扁平靜止狀態變為滾動狀態,速度達到其普通運動速度的 40 倍左右。但是彈道滾動有點不受控制,因此不適用於日常運動。
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一組研究人員現在製造了一個做同樣事情的機器人。在 4 月 26 日線上發表於Bioinspiration & Biomimetics(《仿生與生物模擬》)雜誌上的一份報告中,塔夫茨大學的 Huai-Ti Lin、Gary Leisk 和 Barry Trimmer 報告稱,他們的 GoQBot 模仿了毛毛蟲的兩種運動模式:像蠕蟲一樣蠕動或以相對較高的速度彈道滾動。(與毛毛蟲不同,GoQBot 向前滾動,而不是向後滾動。)該小組由 DARPA ChemBots 計劃資助,這是一項旨在設計可以進入狹窄空間的柔性機器人的軍事專案。
這個 10 釐米長的機器人有一個柔性矽膠體,其中嵌入了作為肌肉的形狀記憶合金線圈。當透過電脈衝電阻加熱時,形狀記憶合金會快速收縮,將機器人捲成一個圓形輪子。在約 200 毫秒內,GoQBot 可以從靜止狀態加速到每秒 50 釐米以上的速度,以每分鐘 200 多轉的速度向前滾動 [見下方影片]。然而,該機器人還無法與真實毛毛蟲的快速反應時間相媲美——GoQBot 在電刺激後需要 50 毫秒才能開始任何運動,而此時珍珠母貝蛾的幼蟲幾乎完全捲成輪子形狀。塔夫茨大學的研究小組將這種延遲歸因於形狀記憶合金線圈加熱和張緊所需的時間。
就像啟發它的毛毛蟲一樣,GoQBot 在彈道滾動時可能會有點不穩定。但它比蠕動前進覆蓋的地面要多得多,並且能量消耗也相對較小。研究人員提出,可以線上性和輪子形狀之間切換的機器人將能夠蠕動穿過小開口,然後在開闊空間中捲成球形以覆蓋更多地面。
GoQBot 照片由 Huai-Ti Lin 提供