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。
: E) m% K# g" L- E; N
# v5 Q- N2 x2 p1 Z8 p

( p" v6 T! k( X* H! R6 V1 M8 I, M) ]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.
0 q( p# v# e& E$ v
9 U3 G2 @4 `5 v" F( `$ `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。


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。
6 q/ m* p( o- s! b) {$ P

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）。
3 q. M# c& Y# [% [) E' I

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。


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。

2 E8 M* f- W) \) L
7 `) B9 ^7 B9 V2 B, m$ H( i

Photo: Marc Delachaux/EPFLEPFL researchers Zhenishbek Zhakypov and Jamie Paik.
$ m4 D# _, X8 v5 d* x
. y8 G+ ^' [/ a# S& R1 B8 n6 g$ @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：
2 l: Y2 {' e! S2 W8 E% c1 K5 i垂直跳高
水平跳远
8 a. ~' |0 M) M, |* n翻跟头越过障碍物
, k5 i5 a3 V9 Y3 m0 k1 l( i在崎岖不平的地面行走
以及在平地上爬行

: I. I2 v& H. W( h. s# }
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。
. ]/ V2 q0 t3 ^6 u2 a5 f5 K

$ p2 A  G' C% L7 r: ~8 t' E5 Q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。

" z# x# X2 V7 a$ c0 i

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。


$ I& H& L& l; v8 A& c' }
4 l0 _9 ]$ C: E& q2 ]点击
% I3 [/ i7 |/ U2 C# _阅读原文
+ |+ z: [5 F+ n7 n, i4 O% d了解更多详情
$ |0 [$ y) ]4 V* T0 _1 _* _
5 u4 T1 @% Q: E9 }

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！