机器人能够独立应对各种环境吗?
更新时间:2021-07-02 浏览次数:919

    世界范围内的机器人研究者们一直在自然中寻找创造更好机器人的灵感和模式,而微型传感器是机器人中不可或缺的部件。近来,在蚂蚁的启发下,相关的机器人研究人员研制出一种微型机器人。

    类似于蚁群是大力士,能举起数倍甚至数十倍的物体。但是由于体型很小,蚂蚁个体的能力确实是很有限的。但通过群组的协作,一群蚂蚁可以有序地分工,建立复杂的巢穴,安排行进路线。简而言之,就是通过交流和合作来最大化团队能力。机器人Tribots的功能和蚂蚁很相似。单只Tribots能推比自己重几倍的物体,跳得比自己高;当这些物体聚集在一起时,不同的个体可以相互协作,共同完成相同的任务,甚至一个机器人能对多个其他个体发出指令,让多个机器人共同完成协作任务。但是机器人之间的通讯不需要触角。

    从外形上看,Tribots一点也看不出蚂蚁的样子,它更像是一块由许多轻薄材料折叠而成的电路板,由于其独特的外形,被称为三足机器人。虽然它的尺寸不超过10厘米,重量只有10克,但这种巧妙的组合使这种简单的三足机器人有5种不同的运动方式:垂直跳跃、水平跳跃、障碍物翻转、平台和非平面跳跃。

    每一台机器人都装备有用于感知和通信的小型红外和距离传感器,这是机器人能够根据环境独立应对和个人通信的硬件基础。根据EPFL的说法,这种机器人还可以根据不同的使用要求装载更多的传感器。照片:Tribot是用各种传统的电子元件折叠组装的。

    每一个机器人都携带一个小型锂电池,能够独立为其提供所有需要的能量,传感器,和形成自驱动能力。在动力方面,研究小组选择了SMA,它可以在特定的温度下变形,并在温度恢复时恢复形状。

    研究小组在机器人机构内安装微型加热器,通过短时间加热控制SMA的加热器,使机器人肌肉得到充分发挥。该机器人通过对加热器动作的控制,分别控制每只脚的运动,完成特定的动作。

    这一结构使得Tribot有很多种运动方式,比如前后脚连续向前,完成向前行走的动作;同时还能通过控制三条腿间的配合来完成空翻动作,跨越障碍;在向上跳跃的测试中,Tribot的跳跃高度可达自己身高的2.5倍。

    作者称,这是受一种叫“锯针蚁”的蚂蚁的启发,这种蚂蚁的特征是有一个特殊的颚夹,能在0.13毫秒内将其打开至180度,这样就能迅速地拍打地面,并迅速将其弹出。

    但是更重要的是:同样的结构,不同的角色分工,这就是蚂蚁的一大特征。

Tribot认为,尽管各机器人具有完全相同的结构和形态,但各机器人的运动能力实现不同的分工,从而达到合作的目的,这是基于机器人个人与团体之间的沟通能力。

    举例来说,研究人员将两个Tribots分别设为领头和跟随者,当前者经过空隙时,通过传送信号向后者传达前方地形的变化,使后者可以跳过空隙而不用注意到空隙。

    另外一项测试是,研究人员设定一个机器人不能推动的物体,让两个Tribots一起推动它到特定位置。更为有趣的是,他们之间的合作是由另一个机器人来指挥,让两个工作人员像指挥官一样一起工作。

    每一个Tribot就像一只蚂蚁,可以扮演不同的角色。在面对新的任务、未知环境或者其他机器人迷路的情况下,它们也能立刻成为新的角色。那是蚂蚁在自然界无法做到的。研究者EPFL能够重建机器人实验室主任JamiePaik的话。

    Tribots可以在将来的实际应用中大量地部署到现场,比如执行紧急搜索任务。因为有大量的机器人,而且通讯能力强,它们可以在很大程度上快速地确定目标,而无需依靠GPS。

    因为它们能大量生产和部署,所以一些机器人的失败不会影响到任务的成功。由于它们独特的集体协作能力,我们的小机器人能更好地适应未知环境,因此,在一些任务中,它们比大机器人有更强的能力。

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