• 機器人能夠獨立應對各種環境嗎?
    更新時間:2021-07-02 瀏覽次數:919

        世界范圍內的機器人研究者們一直在自然中尋找創造更好機器人的靈感和模式,而微型傳感器是機器人中不可或缺的部件。近來,在螞蟻的啟發下,相關的機器人研究人員研制出一種微型機器人。

        類似于蟻群是大力士,能舉起數倍甚至數十倍的物體。但是由于體型很小,螞蟻個體的能力確實是很有限的。但通過群組的協作,一群螞蟻可以有序地分工,建立復雜的巢穴,安排行進路線。簡而言之,就是通過交流和合作來最大化團隊能力。機器人Tribots的功能和螞蟻很相似。單只Tribots能推比自己重幾倍的物體,跳得比自己高;當這些物體聚集在一起時,不同的個體可以相互協作,共同完成相同的任務,甚至一個機器人能對多個其他個體發出指令,讓多個機器人共同完成協作任務。但是機器人之間的通訊不需要觸角。

        從外形上看,Tribots一點也看不出螞蟻的樣子,它更像是一塊由許多輕薄材料折疊而成的電路板,由于其獨特的外形,被稱為三足機器人。雖然它的尺寸不超過10厘米,重量只有10克,但這種巧妙的組合使這種簡單的三足機器人有5種不同的運動方式:垂直跳躍、水平跳躍、障礙物翻轉、平臺和非平面跳躍。

        每一臺機器人都裝備有用于感知和通信的小型紅外和距離傳感器,這是機器人能夠根據環境獨立應對和個人通信的硬件基礎。根據EPFL的說法,這種機器人還可以根據不同的使用要求裝載更多的傳感器。照片:Tribot是用各種傳統的電子元件折疊組裝的。

        每一個機器人都攜帶一個小型鋰電池,能夠獨立為其提供所有需要的能量,傳感器,和形成自驅動能力。在動力方面,研究小組選擇了SMA,它可以在特定的溫度下變形,并在溫度恢復時恢復形狀。

        研究小組在機器人機構內安裝微型加熱器,通過短時間加熱控制SMA的加熱器,使機器人肌肉得到充分發揮。該機器人通過對加熱器動作的控制,分別控制每只腳的運動,完成特定的動作。

        這一結構使得Tribot有很多種運動方式,比如前后腳連續向前,完成向前行走的動作;同時還能通過控制三條腿間的配合來完成空翻動作,跨越障礙;在向上跳躍的測試中,Tribot的跳躍高度可達自己身高的2.5倍。

        作者稱,這是受一種叫“鋸針蟻”的螞蟻的啟發,這種螞蟻的特征是有一個特殊的顎夾,能在0.13毫秒內將其打開至180度,這樣就能迅速地拍打地面,并迅速將其彈出。

        但是更重要的是:同樣的結構,不同的角色分工,這就是螞蟻的一大特征。

    Tribot認為,盡管各機器人具有完全相同的結構和形態,但各機器人的運動能力實現不同的分工,從而達到合作的目的,這是基于機器人個人與團體之間的溝通能力。

        舉例來說,研究人員將兩個Tribots分別設為領頭和跟隨者,當前者經過空隙時,通過傳送信號向后者傳達前方地形的變化,使后者可以跳過空隙而不用注意到空隙。

        另外一項測試是,研究人員設定一個機器人不能推動的物體,讓兩個Tribots一起推動它到特定位置。更為有趣的是,他們之間的合作是由另一個機器人來指揮,讓兩個工作人員像指揮官一樣一起工作。

        每一個Tribot就像一只螞蟻,可以扮演不同的角色。在面對新的任務、未知環境或者其他機器人迷路的情況下,它們也能立刻成為新的角色。那是螞蟻在自然界無法做到的。研究者EPFL能夠重建機器人實驗室主任JamiePaik的話。

        Tribots可以在將來的實際應用中大量地部署到現場,比如執行緊急搜索任務。因為有大量的機器人,而且通訊能力強,它們可以在很大程度上快速地確定目標,而無需依靠GPS。

        因為它們能大量生產和部署,所以一些機器人的失敗不會影響到任務的成功。由于它們獨特的集體協作能力,我們的小機器人能更好地適應未知環境,因此,在一些任務中,它們比大機器人有更強的能力。

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