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柔性機(jī)器人學(xué)“小強(qiáng)” 或許可用于救災(zāi)探測(cè)

來(lái)源:新華社

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關(guān)鍵詞:人工智能,機(jī)器人,自動(dòng)化

        美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校研究人員受到蟑螂“啟發(fā)”,最新研制了一種柔性“機(jī)器人”,可抗壓、降低身形、鉆入縫隙,今后或許可以用于救災(zāi)探測(cè)。

      蟑螂之所以獲稱“小強(qiáng)”,部分源于其極強(qiáng)的生命力。蟑螂在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中受力相當(dāng)于體重900倍,卻不會(huì)受傷。加州大學(xué)伯克利分校綜合生物學(xué)教授羅伯特·富爾25年前觀察發(fā)現(xiàn),美洲種屬蟑螂的行進(jìn)速度能達(dá)到每秒近1.5米,相當(dāng)于其身體長(zhǎng)度的50倍。

      富爾在學(xué)校主持一間實(shí)驗(yàn)室,名為“多學(xué)科動(dòng)物移動(dòng)效能、動(dòng)能和力學(xué)實(shí)驗(yàn)室”,歷年觀察蟑螂、螃蟹和壁虎等動(dòng)物行走、奔跑、跳躍、爬行、滑行等方式,探究它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程所蘊(yùn)含的生物力學(xué)基本原理,以求改善機(jī)器人設(shè)計(jì)。

      美洲蟑螂讓在這間實(shí)驗(yàn)室攻讀博士的考??恕べZ亞拉姆獲得靈感。高速攝像機(jī)拍下的畫(huà)面顯示,蟑螂身處兩塊“夾板”之間,當(dāng)甲板間隔大約1.27厘米、與“身高”相當(dāng)時(shí),蟑螂自由行走;間隔調(diào)整為0.6厘米、遠(yuǎn)低于身高時(shí),蟑螂依然全速行進(jìn);當(dāng)間隔僅為0.25厘米,它們會(huì)在夾板之間擠壓自己的身體,強(qiáng)行通過(guò)。

      賈亞拉姆認(rèn)為,在狹小空間或縫隙內(nèi),蟑螂的腿腳受朝向限制,無(wú)法正常發(fā)揮作用,移動(dòng)時(shí)不得不利用身體其他部位。具體而言,處于受擠壓狀態(tài)時(shí),蟑螂憑借脛節(jié)上帶有感知能力的刺毛,與夾板摩擦,推動(dòng)自己。

      依據(jù)這些觀察,賈亞拉姆設(shè)計(jì)機(jī)器人,定名為“可壓縮帶活關(guān)節(jié)構(gòu)造機(jī)器人”(CRAM),尺寸與人的手掌相當(dāng),受到上下擠壓時(shí)“腿腳”可以向兩側(cè)張開(kāi)。

      只是,與蟑螂相比,這一機(jī)器人受擠壓能力大為遜色,高度只能降低至正?!吧砀摺钡囊话?。

      這種機(jī)器人的制作工藝類似于手工折紙,簡(jiǎn)單且成本低廉,目前由加州大學(xué)伯克利分校下屬一家企業(yè)制作成套件,供機(jī)器人愛(ài)好者自行組裝。

      賈亞拉姆和富爾在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》發(fā)表論文稱,在龍卷風(fēng)、地震和爆炸等場(chǎng)合,現(xiàn)有絕大多數(shù)機(jī)器人無(wú)法進(jìn)入廢墟,而柔性機(jī)器人可通行無(wú)阻,幫助探知所處區(qū)域是否穩(wěn)定和安全,發(fā)現(xiàn)幸存者所在位置,確定救援人員進(jìn)入路徑。

      富爾說(shuō),昆蟲(chóng)無(wú)所不在,可以說(shuō)是地球上“最成功的動(dòng)物”,借鑒昆蟲(chóng)可以讓機(jī)器人具備類似的能力;借鑒蟑螂的機(jī)器人只是原型,卻顯示沿著一個(gè)新方向開(kāi)發(fā)柔性機(jī)器人的可行性。


    (審核編輯: 智慧羽毛)

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