研究人员开发可以分工合作的仿生蚂蚁机器人

tgbtyhb

点击
上方“IEEE电气电子工程师学会”即可订阅公众号。网罗全球科技前沿动态，为科研创业打开脑洞。

) R: m/ D6 g& ?: T/ b! \. b8 gPhoto: Marc Delachaux/EPFLEPFL's jumping robots, called Tribots, can be built on a flat sheet, and then folded into a tripod shape, origami-style.
) Q" o- o. g% ~- t% l7 ~
小型机器人之所以吸引人，是因为它们简单、便宜，而且可以轻松制造出很多。但是，简单和便宜意味着每一个机器人单独工作能力都不强，为了弥补这一点，近日，瑞士EPFL的一个研究小组受蚂蚁启发研制出一种微型机器人。这种名为“Tribot”的小机器人不仅可以跳跃、行走、爬行，还可以像蚂蚁一样通过互相交流协作完成复杂的团队任务。

, J' \$ a# x2 Z2 C
5 _% W: Z4 [7 H# d! @以昆虫为例，老实说，昆虫通常比我们所看起来的那样要更聪明，而且多功能。大多数具有昆虫类能力的机器人（如Dash及其家族）都太大太复杂，无法变成成群的机器人，因为要制造大量的小型机器人，诸如马达之类的东西就不能工作了，因为它们太贵了。
  s2 ?, x  c1 ^  M, H* k

接下来的问题是，如何制造出一大群不需要马达就能四处走动的、具有昆虫般移动能力的廉价小型机器人，Jamie Paik在EPFL的可重构机器人实验室得到了一个答案，灵感来自于陷阱颚蚁（trap-jaw ants）。


, r! H; D2 \; Y陷阱颚蚁是非常疯狂的。如果你对陷阱颚蚁特别感兴趣，那么你可以查阅在2006年的一篇论文。那么为什么说它们疯狂呢？那是因为陷阱颚蚁可以通过咬地的方式将自己射向空中。只需0.06毫秒，它们半毫米长的下颌骨就能以每秒64米的最高速度闭合，这意味着大约10万克的加速度。咬住地面会使蚂蚁的头以300倍于自身体重的力向后弹回，从而把蚂蚁往上拱。利用弹跳的反作用力可以让它跳到8厘米的高空，然后落到40厘米之外的地方。对于只有几毫米长的蚂蚁来说，这是相当疯狂的。
& u8 u" }# g) r; b6 Y

EPFL的机器人被称为Tribots，一点也不像陷阱蚂蚁，我（作者，以下简称我）个人也很喜欢。它们体积很小，看起来很Q，重量也只有10克。但它们却可以跳跃、行走、爬行，甚至像蚂蚁一样团队合作。
8 @* w" c/ m! t( w$ x+ {) }

2 C: r  Y9 f& J$ \+ i9 Z3 \6 |2 S

Photo: Marc Delachaux/EPFLEPFL researchers Zhenishbek Zhakypov and Jamie Paik.

! s! v+ ]* A, ~躲避物体是陷阱颚蚁非常擅长的。使用两个不同的形状记忆执行器（一个弹簧和一个闩锁，类似于蚂蚁的下颚工作方式），Tribots可以使用一系列不同的技术移动，这些技术可以适应它们所处的地形，包括：
垂直跳高
4 L: R5 u: T2 p/ a水平跳远
9 E; p5 e8 `, ]! f翻跟头越过障碍物
1 M8 G/ V  `) }# g& Y, b在崎岖不平的地面行走
0 B  a5 w+ M: j; _3 O# o% ~以及在平地上爬行

" |* K$ N: `3 M2 _# |* h: ]2 g9 n
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（几乎是它长度的4倍）。Tribot实际上在这些运动中非常有效，其运输成本比同样大小的机器人低得多，与昆虫本身相当。


有趣的是Tribots不仅能够模仿蚂蚁的多种动作形态，甚至还可以像蚂蚁一样分工合作。实验证明，尽管Tribots结构基本相同，但是它们却可以像蚂蚁一样被赋予不同的角色，各司其职，通过协作共同操纵物体和克服障碍物。
/ e0 U- f0 R3 n) h
2 X/ R9 V; N: e- [8 z6 p. E
2 ~' Y& V) Z' Y2 L

& F3 F  D4 x- C7 P3 {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.
; h) e  T3 r" V) S- w
) I* ~3 x- ]8 B0 T" I9 Q研究人员承认，目前的硬件版本在几乎所有方面都受到限制（移动性、传感和计算），但它在演示概念的可能性方面做了合理的工作。接下来的计划是自动化制造，以“实现按需、按钮制造”机器人。

! `, z* t, d# e  O! O( ]' _. ]8 S' O

点击
# I( L; d) L: s8 F阅读原文
了解更多详情
7 C* t: T" _) A6 S% ?6 Y( V

7 D3 w7 n% s3 e* j/ N
来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1566003603&ver=1795&signature=l9-gWkUI9l8r-TS2kCErSK6-OCq0ZU8zJTj7VT8rs0GD-M4POf-QS-GH6Ca-9ga8b7oT2AjI7F8p1AqtUABpNavqYAfz*oAvk78rmN85TjAynw1G3gfz*ZMtmpVv*SZY&new=1
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！