小型機(jī)器人之所以吸引人,是因?yàn)樗鼈兒?jiǎn)單、便宜,而且可以輕松制造出很多。但是,簡(jiǎn)單和便宜意味著每一個(gè)機(jī)器人單獨(dú)工作能力都不強(qiáng),為了彌補(bǔ)這一點(diǎn),近日,瑞士EPFL的一個(gè)研究小組受螞蟻啟發(fā)研制出一種微型機(jī)器人。這種名為“Tribot”的小機(jī)器人不僅可以跳躍、行走、爬行,還可以像螞蟻一樣通過(guò)互相交流協(xié)作完成復(fù)雜的團(tuán)隊(duì)任務(wù)。
以昆蟲(chóng)為例,老實(shí)說(shuō),昆蟲(chóng)通常比我們所看起來(lái)的那樣要更聰明,而且多功能。大多數(shù)具有昆蟲(chóng)類能力的機(jī)器人(如Dash及其家族)都太大太復(fù)雜,無(wú)法變成成群的機(jī)器人,因?yàn)橐圃齑罅康男⌒蜋C(jī)器人,諸如馬達(dá)之類的東西就不能工作了,因?yàn)樗鼈兲F了。
接下來(lái)的問(wèn)題是,如何制造出一大群不需要馬達(dá)就能四處走動(dòng)的、具有昆蟲(chóng)般移動(dòng)能力的廉價(jià)小型機(jī)器人,Jamie Paik在EPFL的可重構(gòu)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室得到了一個(gè)答案,靈感來(lái)自于陷阱顎蟻(trap-jaw ants)。
陷阱顎蟻是非常瘋狂的。如果你對(duì)陷阱顎蟻特別感興趣,那么你可以查閱在2006年的一篇論文。那么為什么說(shuō)它們瘋狂呢?那是因?yàn)橄葳孱€蟻可以通過(guò)咬地的方式將自己射向空中。只需0.06毫秒,它們半毫米長(zhǎng)的下頜骨就能以每秒64米的最高速度閉合,這意味著大約10萬(wàn)克的加速度。咬住地面會(huì)使螞蟻的頭以300倍于自身體重的力向后彈回,從而把螞蟻往上拱。利用彈跳的反作用力可以讓它跳到8厘米的高空,然后落到40厘米之外的地方。對(duì)于只有幾毫米長(zhǎng)的螞蟻來(lái)說(shuō),這是相當(dāng)瘋狂的。
EPFL的機(jī)器人被稱為T(mén)ribots,一點(diǎn)也不像陷阱螞蟻,我(作者,以下簡(jiǎn)稱我)個(gè)人也很喜歡。它們體積很小,看起來(lái)很Q,重量也只有10克。但它們卻可以跳躍、行走、爬行,甚至像螞蟻一樣團(tuán)隊(duì)合作。
Photo:Marc Delachaux/EPFLEPFL researchersZhenishbek Zhakypov and Jamie Paik.
躲避物體是陷阱顎蟻非常擅長(zhǎng)的。使用兩個(gè)不同的形狀記憶執(zhí)行器(一個(gè)彈簧和一個(gè)閂鎖,類似于螞蟻的下顎工作方式),Tribots可以使用一系列不同的技術(shù)移動(dòng),這些技術(shù)可以適應(yīng)它們所處的地形,包括:
垂直跳高
水平跳遠(yuǎn)
翻跟頭越過(guò)障礙物
在崎嶇不平的地面行走
以及在平地上爬行
Tribot的最大垂直起跳高度是14厘米(2.5倍于它的高度),水平起跳高度是23厘米(幾乎是它長(zhǎng)度的4倍)。Tribot實(shí)際上在這些運(yùn)動(dòng)中非常有效,其運(yùn)輸成本比同樣大小的機(jī)器人低得多,與昆蟲(chóng)本身相當(dāng)。
有趣的是Tribots不僅能夠模仿螞蟻的多種動(dòng)作形態(tài),甚至還可以像螞蟻一樣分工合作。實(shí)驗(yàn)證明,盡管Tribots結(jié)構(gòu)基本相同,但是它們卻可以像螞蟻一樣被賦予不同的角色,各司其職,通過(guò)協(xié)作共同操縱物體和克服障礙物。
Image: EPFLFive Tribots collaborate to move an object to a desired position, using coordination between a leader, two workers, a monitor, and a messenger robot. The leader orders the two worker robots to push the object while the monitor measures the relative position of the object. As the object blocks the two-way link between the leader and the monitor, the messenger maintains the communication link.
研究人員承認(rèn),目前的硬件版本在幾乎所有方面都受到限制(移動(dòng)性、傳感和計(jì)算),但它在演示概念的可能性方面做了合理的工作。接下來(lái)的計(jì)劃是自動(dòng)化制造,以“實(shí)現(xiàn)按需、按鈕制造”機(jī)器人。
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機(jī)器人
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自動(dòng)化
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原文標(biāo)題:研究人員開(kāi)發(fā)可以分工合作的仿生螞蟻機(jī)器人
文章出處:【微信號(hào):IEEE_China,微信公眾號(hào):IEEE電氣電子工程師】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
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