大阪大学机械科学与生物工程系的研究人员发明了一种新型步行机器人,利用动态不稳定性进行导航。通过改变联轴器的灵活性,机器人可以转弯,而无需复杂的计算控制系统。这项工作可能有助于制造能够穿越不平坦地形的救援机器人。

地球上的大多数动物都进化出了一种强大的运动系统,利用腿部,使它们在各种环境中都具有高度的机动性。令人有些失望的是,试图复制这种方法的工程师们经常发现,腿式机器人出奇地脆弱。由于反复的压力,即使一条腿断裂也会严重限制这些机器人的功能。此外,控制大量关节使机器人能够穿越复杂环境需要大量的计算机能力。这种设计的改进对于建造可以充当勘探或救援车辆并进入危险区域的自主或半自主机器人非常有用。

现在,大阪大学的研究人员开发了一种仿生“多足”机器人,它利用自然的不稳定性将直线行走转化为曲线运动。在最近发表在《软机器人》杂志上的一项研究中,大阪大学的研究人员描述了他们的机器人,它由六个部分组成(每个部分连接两条腿)和灵活的关节。使用可调节螺钉,可以在行走过程中通过电机改变联轴器的灵活性。研究人员表明,增加关节的灵活性会导致一种称为“叉形分叉”的情况,在这种情况下,直线行走变得不稳定。相反,机器人会过渡到以曲线模式行走,要么向右,要么向左。通常,工程师会尽量避免制造不稳定性。然而,控制使用它们可以实现高效的机动性。“我们受到某些极其敏捷的昆虫的能力的启发,这些昆虫能够控制自身运动中的动态不稳定性,从而快速改变运动,”这项研究的作者 Shinya Aoi 说。由于这种方法不直接控制身体轴的运动,而是控制灵活性,因此可以大大降低计算复杂度和能量需求。

该团队测试了机器人到达特定位置的能力,发现它可以通过弯曲的路径导航到目标。“我们可以预见到它在各种场景中的应用,例如搜索和救援、在危险环境中工作或探索其他星球,”另一位研究作者 Mau Adachi 说。未来的版本可能会包括额外的部分和控制机制。

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