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。

: ^# A" I- k9 K  \9 u

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- P2 r& r7 H8 n1 _
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。

5 Z. Z! B2 l2 Y5 h# V9 c1 S
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。
9 G% e# E; o4 e
( l- @4 m- T5 `1 g& M( ^' F
/ Y0 @5 |. r5 p0 \( @- 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）。


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。
7 d- l2 ?7 ]' g! E4 b
" n: h  \; F5 ?+ i0 {  C1 F& b
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。

" K( P: A& g: i" ]( D) C

; ~- J2 y) W  ?- I) cPhoto: Marc Delachaux/EPFLEPFL researchers Zhenishbek Zhakypov and Jamie Paik.
3 P; r' f# s/ H& y( g+ m2 C6 c) b/ j
& ^3 D) o- C# P: W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
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
8 _3 ?5 [- L! s3 I. e2 u3 `/ q
" Q1 t/ n, d" |; p4 t3 E5 J
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。

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" R: W7 Y. i1 @
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。

0 m8 A' D" N6 f+ g

点击
阅读原文
) Z, ]) S( ~% R3 _8 p6 |0 K1 D; H8 R了解更多详情


$ G4 h* K! q% F, {8 T6 g! t
: ^( u& P. }4 ^2 J. Y. f# \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
' x8 m) g7 [+ N( P. M8 y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！