一群微小的蜗牛机器人聚集在一起形成新的结构

机器人使用磁铁而非黏液。
Snail robots forming a staircase to reach rock ledge
小巧的蜗牛机器人可以单独工作,也可以协同工作。香港中文大学

研究人员制造了一群微型、受蜗牛启发的机器人,但没有黏液。取而代之的是,一个可伸缩的吸盘与遥控机器人的履带协同工作,使其能够穿越崎岖的地形并爬到对方身上。

仿生学在机器人领域并非新鲜事。然而,许多水生飞行机器人可以在三维环境中导航,而对于被限制在行走爬行或在地表滚动的机器人来说,情况并非总是如此。为了找到潜在的解决方案,香港中文大学的机器人学家从有壳腹足动物那里汲取了设计灵感。

其结果,最近在《自然·通讯》上有所披露,是一支蜗牛机器人队伍,当环境对于单个探索者过于困难时,它们可以进行协作。每个橡胶履带系统都集成了微小的磁铁,其上方是定制的金属“头盔”,里面装有电子设备、电池、微处理器和其他组件。在“自由模式”下,机器人就像传统的坦克或推土机一样在表面移动。但当遇到困难时,需要切换职责,团队就会启用蜗牛机器人的“强力模式”。

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由于每台机器的磁性履带链的角度,每只蜗牛机器人都可以爬上同伴的金属外壳。一旦就位,人类控制器就会启用“强力模式”,将顶层机器人的真空吸盘吸附在下面的外壳上。这可以固定住机器人,让整个机器人团队根据需要重复此操作。作为一个额外的优势,机器人可以在吸盘保持吸附的情况下旋转360度。在试运行中,这些机器成功地建造了台阶以越过岩石,建造了桥梁以跨越类似蚂蚁大军的缝隙,甚至形成了一个单一的、拉长的机器人手臂。

Suction cup underside of snail robot
每个机器人都可以围绕其固定的吸盘旋转360度。香港中文大学

“强调单个机器人的现场机动性,确保了整个系统的灵活性和敏捷性,”该团队在论文中解释道。“此外,一个强大的连接机制的集成变得至关重要,确保当机器人群组装成一个有凝聚力的单元时,它能获得更高的鲁棒性。”

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研究人员认为,他们新设计的底层原理可以用于在现实世界的场景中部署类似的机器人,例如搜索和救援任务以及其他潜在危险的环境。甚至可能有一天,我们会看到太空蜗牛机器人探索小行星、卫星或其他行星。然而,在此之前,设计师打算开发新的迭代版本,使其完全自主,能够相互通信、规划和构建。

 

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