导读: 世界各地的机器人研究者一直都在自然界的生物中寻找灵感和模型, 打造更好的机器人. 2019 年, 瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的机器人研究者在蚂蚁的启发下, 开发了一种微型机器人: Tribots. 蚂蚁是大力士, 能够举起超过自身重量数倍甚至数十倍的物体. 但限于...
世界各地的机器人研究者一直都在自然界的生物中寻找灵感和模型, 打造更好的机器人. 2019 年, 瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的机器人研究者在蚂蚁的启发下, 开发了一种微型机器人: Tribots.
蚂蚁是 "大力士", 能够举起超过自身重量数倍甚至数十倍的物体. 但限于极小身型, 蚂蚁个体的能力着实有限. 但在群体的合作下, 一群蚂蚁能够有序地分工, 建造复杂的巢穴, 组织前进路线. 简单来说, 就是通过交流和协作实现群体能力的最大化.
Tribots 机器人的能力和蚂蚁很像. 单个的 Tribots 能够推动比自身更重的物体, 跳上数倍于自身尺寸的高度; 而当它们聚集成群时, 不同的个体之间能够进行交流, 合作, 共同完成同一个任务, 甚至由一个机器人向多个其他个体下达指令, 让多个机器人完成协同任务. 只不过, 机器人之间的交流不需要通过触角进行.
这一成果已经发表在了 Nature 上.
在外形上, Tribots 完全看不出有蚂蚁的样子, 更像是一个行走的电路板, 通过多张轻薄的材料折叠组装而成, 由于奇特的外形, 它也被称为是 "三足机器人". 虽然机器人尺寸不超过 10 厘米, 重量仅为 10 克, 但巧妙的组合让这个简单的三足机器人具备了 5 种不同的运动形态: 垂直跳跃, 水平跳跃, 翻过障碍物, 在平台及非平坦的平面上行进.
每个机器人都搭载了小型的红外和距离传感器(proximity sensor), 用于感知和通信, 这是机器人能独立根据环境作出应对, 进行个体间通信的硬件基矗据 EPFL 介绍, 该机器人还能根据不同的使用需求装载更多不同的传感器.
每个机器人都携带了小型锂电池, 这些电池能够独立提供机器人行进, 传感, 行进所需的所有能量, 形成了自驱动能力. 在动力方面, 团队选择使用了形状记忆合金, 可以在特定温度下发生形变, 并随着温度复原而恢复形状.
团队在机器人机构上内置了微型加热器, 通过短时间的加热控制形状记忆合金的伸缩, 让其充当了机器人的肌肉. 通过控制加热器的工作即可分别控制每条腿的运动, 以此让机器人完成特定动作.
这些配置让 Tribot 具备了多种运动方式, 如前脚后脚相继向前, 完成向前行走的动作; 同时还能通过控制三条腿之间的配合, 完成空翻动作, 越过障碍物; 在向上跳跃的测试中, Tribot 的弹跳高度能够达到自身身高的 2.5 倍.
从个体能力来说, 小小的 Tribot 可以说是具备了蚂蚁般的 "神力".
但更重要的还在后面: 相同的结构, 不同的角色分工, 这也是蚂蚁群的最大特点之一.
在 Tribot 身上, 尽管每个机器人都有完全一致的结构, 形态, 而多样的运动能力实现不同的分工, 从而达到协作的目的, 这都是建立在机器人个体和群体间的通信能力之上的.
在未来的实际应用中, 比如执行紧急搜索任务, Tribots 可以被大批量部署到现常由于机器人数量众多且具备通信能力, 他们可以在很大的范围内快速定位目标, 而无需依赖 GPS.
来源: http://www.ailab.cn/robot/20210805120923.html