作為一名機器人工程師，圣母大學(xué)電氣工程助理教授Yasemin Ozkan-Aydin從生物系統(tǒng)中獲得靈感。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器人技術(shù)中開發(fā)的。然而，開發(fā)能夠穿越復(fù)雜地形的小型群體機器人面臨著一系列獨特的挑戰(zhàn)。
在Science Robotics 上發(fā)表的研究中，Ozkan-Aydin 展示了她如何能夠構(gòu)建多腿機器人，這些機器人能夠在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中機動并集體完成艱巨的任務(wù)，模仿自然世界的同行。
Ozkan-Aydin 說：“腿式機器人可以在崎嶇地形和狹小空間等具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中航行，四肢的使用提供了有效的身體支撐，實現(xiàn)了快速機動性并促進了障礙物的穿越。”“然而，有腿機器人在陸地環(huán)境中面臨著獨特的移動挑戰(zhàn)，這會導(dǎo)致運動性能下降。”
Ozkan-Aydin 說，在這項研究中，她假設(shè)單個機器人之間的物理連接可以增強陸地有腿集體系統(tǒng)的移動性。單個機器人執(zhí)行簡單或小的任務(wù)，例如在光滑的表面上移動或搬運輕物體，但如果任務(wù)超出單個單元的能力，則機器人彼此物理連接以形成更大的多腿系統(tǒng)并集體克服問題。
“當(dāng)螞蟻收集或運輸物體時，如果遇到障礙，該群體會集體努力克服該障礙。例如，如果路徑中有間隙，它們將形成一座橋梁，以便其他螞蟻可以穿越——這就是這項研究的靈感，”她說。“通過機器人技術(shù)，我們能夠更好地了解這些生物系統(tǒng)的動力學(xué)和集體行為，并探索我們未來如何使用這種技術(shù)。”
Ozkan-Aydin 使用 3D 打印機制造了長度為 15 到 20 厘米，或大約 6 到 8 英寸的四足機器人。每個都配備了鋰聚合物電池、微控制器和三個傳感器——前面有一個光傳感器，前后有兩個磁性觸摸傳感器，允許機器人相互連接。四個靈活的腿減少了對額外傳感器和零件的需求，并為機器人提供了一定程度的機械智能，這有助于在崎嶇或不平坦的地形上進行交互。
“您不需要額外的傳感器來檢測障礙物，因為腿部的靈活性有助于機器人直接越過障礙物，”Ozkan-Aydin 說。“他們可以測試路徑上的縫隙，用身體搭建一座橋梁;單獨移動物體;或連接以在不同類型的環(huán)境中共同移動物體，與螞蟻沒有什么不同。”
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