研究人员开发可以分工合作的仿生蚂蚁机器人

tgbtyhb

点击
9 d2 g0 q& }, F1 Y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+ F3 ?: J- J1 _, @

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.

: j3 {1 H0 }. P0 C2 \9 g: s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。

% F- h9 n4 u- @0 o
/ V+ b$ j( Q7 Y7 \, j8 y4 z  [* \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。
- W1 |: J4 }! B; S: ^7 {9 z
. p% b; D$ g& d0 h) p- G& I# E  N" y
) L' ^# q) o6 A9 d( t' u% D# v" }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）。

& [7 M! O& Q) @
1 ^, d/ ^0 ]0 y* 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。

$ N1 S! M# r! R8 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。
' N1 k9 E8 T9 v+ Z. y% ^

( ]  k; ^$ o, Y  f( ~' w7 W

) c4 V/ \) n* H3 n6 M: zPhoto: Marc Delachaux/EPFLEPFL researchers Zhenishbek Zhakypov and Jamie Paik.

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
水平跳远
6 Y: o  o! N+ v- i- W: [" D翻跟头越过障碍物
5 z0 j" M' z5 A, o7 @1 V7 v在崎岖不平的地面行走
" G* `3 C' j3 v$ Y" Q' z. @以及在平地上爬行
2 ]7 j' w# B0 m- ?( w) Y

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。
5 C' k" v1 a" c: k  s7 K8 s' O

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。
" K: o1 B5 f" v% p' r
3 X- W7 i: o2 W9 J: Y
, l$ E! i- \; u) P. N( E

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.
2 H/ P+ |* C: K. `7 _
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。
; x' U$ S2 Q' c' W& k" o

: m, b2 w# `& a% I& I
点击
  [( F. y7 Y5 |2 D: ~9 Y阅读原文
了解更多详情
* e+ m; I3 M! v8 f3 C, d9 N0 J: ~


( e8 o/ _0 Q- B- O# S* c$ b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！