以色列国防军正准备部署一款身披伪装、携带摄像头的机器人蛇。这款间谍机器人模仿真实蛇的运动原理，能够蜿蜒穿过缝隙和洞穴，它是机器人专家阿米尔·夏皮罗基于动物生理学设计的众多巧妙装置之一。我们参观了夏皮罗博士在内盖夫本古里安大学的实验室，进行了更深入的了解。
这位发明家的指导原则对所有工程师来说都耳熟能详：“ KISS：保持简洁，愚蠢。” 但他设计的机器人原型应用却绝非寻常：除了可以携带炸药用于军事用途或携带摄像头潜入倒塌建筑物搜寻幸存者的蛇形机器人外，还有成对工作的隧道测绘机器人，它们可以相互纠正错误；还有使用磁性车轮检查船体水线以下区域，或使用粘性履带像蜗牛一样攀爬垂直墙壁的机器人。
与波士顿动力公司的“大狗”等通用型机器人原型不同，您的机器人每个都是用简单的解决方案来解决特定的移动问题的。您是否有“低技术”哲学？
并非如此——事实上，我们设计和制造组件的某些方式，例如 3D 打印，是非常高技术的。但我们确实采用自下而上的方法。我们目前处于每个机器人都有特定任务的阶段，我们会为该任务设计相应的机器人。这是科学的艺术，将一个复杂的任务分解成更易于处理的小部分，然后将它们组合起来。总的来说，简洁是好的。最伟大的发明都是最简单的——例如轮子。
您试图用蛇形机器人解决什么问题？
像蛇一样移动的机器人并非新鲜事物；我加入的是通过与环境建立“滚动接触”来实现蛇的进化的想法。滚动接触就像车轮一样：以连续的方式与环境接触。在蛇形机器人中，滚动接触是通过身体各节之间的行波来维持的。我称之为“可变形轮”，因为每一节都在地面上滚动，当接触到节的末端时，下一节就会继续滚动。
滚动接触有两种用途：第一，用于测量机器人前进的距离——就像车轮一样，您可以获得里程计信息。行波使我们能够测量机器人每节相对于环境的角度，因此我们可以估计它爬行的距离。未来，我们可以在每节上安装倾斜传感器和加速度计，以获得更精确的测量结果。第二种用途是用于攀爬——您希望接触是连续的，以便与环境保持接触力，这样机器人才能支撑住自己。
“二维”蛇只能前进和后退，因为它只在节中使用一个行波，但它也可以在两个刚性表面之间攀爬。在“三维”蛇中，两个垂直的波——一个水平的，一个垂直的——在节中传播，它们的叠加产生了螺钉状运动。它更加通用，并且可以通过改变波之间的速度和相位差来向左或向右转向。它也应该能够攀爬，但我们尚未对此进行测试。
成对工作的隧道测绘机器人背后的原理是什么？
基本上是误差修正。以色列国防军有一个部门负责寻找加沙和以色列之间的隧道，他们要求我们设计一个可以安全地驶入这些隧道进行测绘的装置。显然，那里没有 GPS，所以你需要依靠里程计进行测绘。但如果只有一个机器人，如果在旋转或转弯时发生任何打滑，你就会在机器人的角度上引入误差，行驶一定距离后，定位误差会非常大。
有了两个机器人，除了里程计之外，您还可以获得关于这对机器人相对配置的额外信息。连接它们的臂有六个被动关节，可以记录两个机器人之间的相对位置信息，这种冗余数据允许在发生打滑时进行误差修正。该臂还可以转移机器人之间的力：一个机器人可以推或拉另一个机器人，帮助它克服障碍物，这在隧道等狭窄空间中尤其有用。
您的另外两个原型设计用于在特定表面上附着移动。您如何解决每个问题的？
第一个项目是由两位海军军官学生带来的，他们希望有一种方法可以在不派遣潜水员的情况下评估船体水面以下的损坏情况。我们需要一种可以附着在金属结构上的机器人，因此在机器人的车轮上安装磁铁是最简单易行的解决方案。问题是，通常会有它需要跨越的障碍物，例如铆钉和接缝。因此，我们将所有磁铁都安装在弹簧上，以便它们可以适应地形。
第二个问题是受到大约二十年前一次事件的启发，当时一名士兵被绑架并被关在一栋建筑物的二楼。如果有一个机器人能够悄悄地爬上外墙并勘察内部，将会非常有用。吸力通常不适用，因为墙壁表面粗糙或不密封，所以我们借鉴了蜗牛，它几乎可以通过分泌粘合剂攀爬任何表面。我们发现，安装在机器人每个履带上方的热熔胶枪在模仿这一点上效果很好，而且它足够坚固，可以承受远超机器人自身重量的载荷。
您未来研究计划是什么？
我想研究更多动态移动过程。所有这些原型都依赖于我们称之为准静态运动：机器人始终保持稳定。我认为未来在于研究更动态的过程——可以利用惯性、跳跃甚至坠落。毕竟，我们走路时实际上是在向前摔倒。所以我想研究这些动态运动的应用。
