研究人员开发可以分工合作的仿生蚂蚁机器人

tgbtyhb

点击
7 K% [/ h7 Z$ i) F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。
9 \# S! x1 B" L, V+ L

! l, @5 V7 l1 Q0 y6 Q% ~6 n

Photo: Marc Delachaux/EPFLEPFL's jumping robots, called Tribots, can be built on a flat sheet, and then folded into a tripod shape, origami-style.
; g" g- K. e+ v. N
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。
( l' ^( c3 ~9 i5 ~7 Z! B* r
! d; C1 w5 E. a8 L6 I$ C
7 F, a* Y( N& G" s( g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。


3 V* h) x+ F2 M- L9 u& r9 n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）。
1 o4 g& J: l; m7 V$ H
, X- t# n$ z) O- s9 z) |  \. X
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。

' H1 @; y' a8 J. X( {  k2 P/ j
2 H; Q. W7 H; l" a! s# u: mEPFL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。
& h/ v: G; b4 i* x- H

$ B. `9 C% U' A# g1 }

4 ^7 c. T  T; L1 ~) PPhoto: Marc Delachaux/EPFLEPFL researchers Zhenishbek Zhakypov and Jamie Paik.
2 w# S4 Y' Y$ n! Y; w% j& d
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
# v# o0 ?! r% y6 {2 B水平跳远
翻跟头越过障碍物
在崎岖不平的地面行走
以及在平地上爬行
* A0 a$ I3 z- k0 U+ E

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。
6 I. m2 b/ i$ v2 r! c0 ^4 Y

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。

  P# C2 _" p+ i' f8 r+ V
" Q0 s$ q. ^9 Z. h$ r) D

4 b* O4 w$ W( r) ~* P0 D! zImage: 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.
7 W+ _! E' o; \3 J
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。
. m. E8 v) O4 h% ]+ u: R6 O
/ i) P, ?" L& _1 ~9 ~& N9 f
3 G8 C5 F* i- a- ~2 ]' v" L
, @# a3 A8 W3 m3 v% k- c: m$ k点击
. u) t: _4 X1 @; K阅读原文
了解更多详情
- F8 ], X- n8 L& S' G; t

# H% ^2 E; x" l3 j4 K- B% C
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
; D, r: Y# _  @6 w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！