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過去幾年中，我們一直在關(guān)注著名的機器蟑螂的研發(fā)。對于這款機器人，外界褒貶不一（主要因為有人不喜歡蟑螂）。不過，隨著機器蟑螂研發(fā)的逐漸深入，加大伯克利分校的這一研究項目推動了全世界的機器蟑螂熱。
Chen Li 教授是伯克利分校 Poly-PEDAL 和仿生系統(tǒng)實驗室的研發(fā)人員，在這里，他通過自己的巧手讓這些長得像蟑螂一樣的小家伙擁有了翻山越嶺的能力。眼下，Chen Li 在約翰霍普金斯大學(xué)也擁有了自己的實驗室，該實驗室主研與生物學(xué)、機器人學(xué)與物理學(xué)有關(guān)的運動科學(xué)。
在今年的 IROS 大會上，Chen Li 展示了自己最新的重磅研究論文《Cockroach-inspired winged robot reveals principles of ground-based dynamic self-righting》，讓我們見識到了此類多足機器人的新功能，如基于地面環(huán)境動態(tài)復(fù)原或像昆蟲一樣借助翅膀翻身。
以下為雷鋒網(wǎng)編譯的論文簡介：
動物與機器人都會面臨一個嚴峻的挑戰(zhàn)——在復(fù)雜的地形上移動時，很容易翻過來。像蟑螂一樣的小昆蟲能夠快速地借助自己的翅膀順利翻身，而與其形態(tài)相似的小型多足機器人的外殼是其跨越障礙的重要法寶。我們在研究中為機器人設(shè)計了一對“翅膀”——也就是一個可以打開的外殼，以保證機器人能夠利用身體優(yōu)勢（圓圓的造型）模擬蟑螂轉(zhuǎn)身的樣子。研究表明，機器人能夠?qū)崿F(xiàn)自我適應(yīng)，即使在電池電量低、翅膀無法對稱打開的情況下，機器蟑螂也有較大機會完成翻身的動作。
趕緊看看視頻，感受一樣機器“小強”的魅力吧：
為了了解機器蟑螂到底是怎么學(xué)會這一絕技的，IEEE 通過郵件聯(lián)系了 Chen Li 教授，下面是采訪實錄：
IEEE Spectrum：為什么說這種解決方案是最佳選擇呢？
Chen Li ：通過翅膀來避障的解決方案較為簡單，我們只需對現(xiàn)有機器蟑螂的外殼稍加修改就能實現(xiàn)。未來，借助這一機制我們還能通過翅膀的開合實現(xiàn)機器蟑螂的變形，這樣就能為機器蟑螂添加更多移動技巧?，F(xiàn)在，我在約翰霍普金斯大學(xué)的實驗室已經(jīng)開始對機器蟑螂進行多功能升級了。
此外，翅膀的展開是動態(tài)的，這樣機器蟑螂就能利用動能來翻越障礙。這種解決方案的成功率和速度都比現(xiàn)有的復(fù)原機制高上不少，機器蟑螂不用再等待外殼形變、重心轉(zhuǎn)移、被動旋轉(zhuǎn)或機身重組來避障了。
通過系統(tǒng)的實驗，我們也掌握了翅膀復(fù)原系統(tǒng)的具體性能表現(xiàn)。翅膀打開的大小、速度、同步性和翅膀的形狀都會對機器蟑螂的動作有所影響。通過對這些數(shù)據(jù)的研究，我們就能設(shè)計出最合適的翅膀形狀并對其開合進行精確控制，以實現(xiàn)想要的效果。而市場上其他復(fù)原系統(tǒng)，都無法達到這樣的水平。
IEEE Spectrum：您認為我們什么時候才能讓機器蟑螂擁有設(shè)想中的各種能力呢？
Chen Li ：我想我們還得再花不少時間，眼下業(yè)界對全地形多功能機器人的研發(fā)才剛剛開始，它們在動態(tài)控制上難度挺大。而在地形復(fù)雜點的陸地上行動挑戰(zhàn)更大，因為我們沒有類似空氣動力學(xué)和流體力學(xué)的先進地形適應(yīng)模型。該研究領(lǐng)域此前是一片空白，我的實驗室正在努力改變這一情況。
除了這些需要探究的理論問題，我們在工程方面也要解決許多問題，如小型多足機器人的功率限制和材質(zhì)問題等。
IEEE Spectrum：下一步您準備怎么走？
Chen Li ：除了理論研究，我的實驗室現(xiàn)在正在開發(fā)新的翅膀和外殼，以便機器蟑螂能擁有多種運動能力。此外，我們還打造了體型更大的自復(fù)原機器人，其目的是為了進一步研究動態(tài)復(fù)原過程中出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象。
精確來講，我的實驗室正在開發(fā)新的實驗工具和理論模型，為的就是更好地理解機器人和昆蟲在現(xiàn)實世界中的地形適應(yīng)反饋機制。隨后，這些研究成果就能用來設(shè)計和控制全地形機器人。我們將這一新的研究領(lǐng)域稱之為“地形動力學(xué)”（terradynamics），未來其成果還將促進空中和水中機器人的不斷進化。
via IEEE Spectrum
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