機器之心報道
編輯：小舟
自然界永遠是人類科技進步的靈感源泉。
如今的機器人，可謂是千姿百態、形態各異，比如長成這樣的：
還有這樣的：
這些看似奇特的機器人大多是受自然生物啟發而設計的。本文的主角是下面這位：一條機器人，是的，一條。
這是上海交通大學機械與動力工程學院機器人研究所谷國迎教授團隊受尺蠖啟發研發的一種新型軟體機器人。
論文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/9585535/media#media
尺蠖作為一種幼蟲，每一個前進步伐都很小，但它們能夠爬過的地形和方向是非常多樣的。例如尺蠖能夠在水平和垂直表面上緩慢前行，並利用其出色的靈巧性在不平坦的地形上前進。因此，許多研究人員都試圖模仿尺蠖構建行動靈活的軟體機器人。
對於軟體機器人來說，在水平面和垂直面之間的過渡是非常困難的，因為它們必須既堅固又靈活——足以將一隻腳從地面抬起並在垂直的牆壁或表面上立足。
為了實現如尺蠖般的靈活性，上海交大的研究團隊用 3 個纖維增強的氣動執行器模擬尺蠖的身體部分，作為氣動人工肌肉。這種氣動機制有助於精確控制機器人的「尾巴」、「頭部」和「身體」。同時控制系統負責監控執行器的位置，協調機器人的整體運動，使其在爬行時實現尺蠖蠕動一般的「Ω」形狀。
該尺蠖機器人的足部採用兩個負壓吸盤來產生可控摩擦力。在氣動執行器和吸盤的同步推動下，該機器人和真正的尺蠖一樣，透過伸展身體並控制足部的壓力吸盤「邁步前進」。它在水平面上可以達到 21 mm/s 的最高移動速度，在垂直牆壁上達到 15 mm/s 的最高速度。在負載方面，它能夠在水平面上承載 500 克（約自身重量的 15 倍）的重量，在垂直牆壁上可以承載 20 克的重量。
此外，該研究還開發了一個簡化的運動學模型來表徵該機器人的運動學特徵，並提出了一種控制策略來同步控制其多模態運動變形和吸盤摩擦力。
該尺蠖機器人在垂直表面上呈「Ω」狀爬行。
這是軟體移動機器人首次在水平和垂直平面之間實現過渡運動，將有助於擴大軟體機器人的工作空間，可用於檢查、清潔、維護等方向，並具有在液體中應用的潛力。
未來研究團隊將在該軟體機器人上新增更多感測器來進一步實現控制自動化，減小驅動系統的尺寸以減小機器人的束縛，並探索該機器人在更復雜環境中移動的可能性，例如天花板、非結構化區域等。
參考連結：https://spectrum.ieee.org/robotic-inchworm
