螞蟻啟發(fā)的四腳群機(jī)器人穿越復(fù)雜地形。資料來源：圣母大學(xué)

螞蟻、蜜蜂和鳥類解決問題和克服障礙的集體行為是研究人員在空中和水下機(jī)器人技術(shù)中開發(fā)的。這種行為現(xiàn)在已經(jīng)被復(fù)制到一個小型的3D打印多腿機(jī)器人中，有一天可能會在災(zāi)難現(xiàn)場尋找幸存者等應(yīng)用中找到用途。

圣母大學(xué)(是一所私立天主教、研究型大學(xué)，位于美國印地安納州南灣市東北部的圣母鎮(zhèn)。)電氣工程系助理教授Yasemin Ozkan-Aydin建造了這些小型多腿機(jī)器人，能夠在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中進(jìn)行操縱，并集體完成任務(wù)，模仿自然界的同類。這種四條腿的機(jī)器人長度為15至20厘米，或大約6至8英寸，配備了鋰聚合物電池、微控制器和三個傳感器--前面的一個光傳感器和前后的兩個磁性觸摸傳感器。

它的四條靈活的腿減少了對額外傳感器和部件的需求，并使機(jī)器人具有一定程度的機(jī)器智能，這在與粗糙或不平坦的地形互動時很有幫助。Ozkan-Aydin說：“你不需要額外的傳感器來檢測障礙物，因?yàn)橥炔康撵`活性有助于機(jī)器人直接越過它們。"它們可以測試路徑中的空隙，用它們的身體搭建一座橋梁；單獨(dú)移動物體；或者在不同類型的環(huán)境中連接起來集體移動物體，與螞蟻并無二致。”

這些機(jī)器人使用它們的磁性觸摸傳感器來確定它們相對于彼此的方向，并將它們的身體連成一串。這樣，它們可以完成一些任務(wù)，如穿越縫隙、爬樓梯和在不平坦的地形上運(yùn)輸物體，甚至可以一起工作，搬運(yùn)單個機(jī)器人無法處理的過大或過重的物體。

Ozkan-Aydin在2020年初開始制造這些機(jī)器人，并繼續(xù)在家里或在她的院子里改進(jìn)和測試它們。四條腿的機(jī)器人在草地、地膜、樹葉和橡子上進(jìn)行測試。它們還在長毛地毯上進(jìn)行測試，矩形木塊被粘在刨花板上，作為粗糙的地形。

她預(yù)計(jì)，這項(xiàng)研究的結(jié)果將為設(shè)計(jì)低成本的腿部群提供信息，這些腿部群可以適應(yīng)不可預(yù)見的情況，并執(zhí)行現(xiàn)實(shí)世界的合作任務(wù)，如搜索和救援行動、集體物體運(yùn)輸、空間探索和環(huán)境監(jiān)測。Ozkan-Aydin現(xiàn)在正致力于改善該系統(tǒng)的控制、傳感和動力能力，這對現(xiàn)實(shí)世界的運(yùn)動和解決問題至關(guān)重要。她計(jì)劃用這個系統(tǒng)來探索螞蟻和白蟻等昆蟲的集體動力學(xué)。

她說：“對于功能性蜂群系統(tǒng)，電池技術(shù)需要改進(jìn)。我們需要能夠提供更多電力的小型電池，最好能持續(xù)10小時以上。否則，在現(xiàn)實(shí)世界中使用這種類型的系統(tǒng)是不可持續(xù)的。" 其他限制包括需要更多的傳感器和更強(qiáng)大的電機(jī)--同時保持機(jī)器人的體積小?！?/p>