過去幾年中，我們一直在關(guān)注著名的機(jī)器蟑螂的研發(fā)。對(duì)于這款機(jī)器人，外界褒貶不一（主要因?yàn)橛腥瞬幌矚g蟑螂）。不過，隨著機(jī)器蟑螂研發(fā)的逐漸深入，加大伯克利分校的這一研究項(xiàng)目推動(dòng)了全世界的機(jī)器蟑螂熱。

Chen Li 教授是伯克利分校 Poly-PEDAL 和仿生系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)人員，在這里，他通過自己的巧手讓這些長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室主研與生物學(xué)、機(jī)器人學(xué)與物理學(xué)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)科學(xué)。

在今年的 IROS 大會(huì)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(shí)到了此類多足機(jī)器人的新功能，如基于地面環(huán)境動(dòng)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(jiǎn)介：

動(dòng)物與機(jī)器人都會(huì)面臨一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)——在復(fù)雜的地形上移動(dòng)時(shí)，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(jī)器人的外殼是其跨越障礙的重要法寶。我們?cè)谘芯恐袨闄C(jī)器人設(shè)計(jì)了一對(duì)“翅膀”——也就是一個(gè)可以打開的外殼，以保證機(jī)器人能夠利用身體優(yōu)勢(shì)（圓圓的造型）模擬蟑螂轉(zhuǎn)身的樣子。研究表明，機(jī)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(duì)稱打開的情況下，機(jī)器蟑螂也有較大機(jī)會(huì)完成翻身的動(dòng)作。

趕緊看看視頻，感受一樣機(jī)器“小強(qiáng)”的魅力吧：

為了了解機(jī)器蟑螂到底是怎么學(xué)會(huì)這一絕技的，IEEE 通過郵件聯(lián)系了 Chen Li 教授，下面是采訪實(shí)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(jiǎn)單，我們只需對(duì)現(xiàn)有機(jī)器蟑螂的外殼稍加修改就能實(shí)現(xiàn)。未來，借助這一機(jī)制我們還能通過翅膀的開合實(shí)現(xiàn)機(jī)器蟑螂的變形，這樣就能為機(jī)器蟑螂添加更多移動(dòng)技巧。現(xiàn)在，我在約翰霍普金斯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開始對(duì)機(jī)器蟑螂進(jìn)行多功能升級(jí)了。

此外，翅膀的展開是動(dòng)態(tài)的，這樣機(jī)器蟑螂就能利用動(dòng)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(jī)制高上不少，機(jī)器蟑螂不用再等待外殼形變、重心轉(zhuǎn)移、被動(dòng)旋轉(zhuǎn)或機(jī)身重組來避障了。

通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，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(huì)對(duì)機(jī)器蟑螂的動(dòng)作有所影響。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的研究，我們就能設(shè)計(jì)出最合適的翅膀形狀并對(duì)其開合進(jìn)行精確控制，以實(shí)現(xiàn)想要的效果。而市場(chǎng)上其他復(fù)原系統(tǒng)，都無法達(dá)到這樣的水平。

IEEE Spectrum：您認(rèn)為我們什么時(shí)候才能讓機(jī)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(shí)間，眼下業(yè)界對(duì)全地形多功能機(jī)器人的研發(fā)才剛剛開始，它們?cè)趧?dòng)態(tài)控制上難度挺大。而在地形復(fù)雜點(diǎn)的陸地上行動(dòng)挑戰(zhàn)更大，因?yàn)槲覀儧]有類似空氣動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)的先進(jìn)地形適應(yīng)模型。該研究領(lǐng)域此前是一片空白，我的實(shí)驗(yàn)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?cè)诠こ谭矫嬉惨鉀Q許多問題，如小型多足機(jī)器人的功率限制和材質(zhì)問題等。

IEEE Spectrum：下一步您準(zhǔn)備怎么走？

Chen Li ：除了理論研究，我的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在正在開發(fā)新的翅膀和外殼，以便機(jī)器蟑螂能擁有多種運(yùn)動(dòng)能力。此外，我們還打造了體型更大的自復(fù)原機(jī)器人，其目的是為了進(jìn)一步研究動(dòng)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(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)工具和理論模型，為的就是更好地理解機(jī)器人和昆蟲在現(xiàn)實(shí)世界中的地形適應(yīng)反饋機(jī)制。隨后，這些研究成果就能用來設(shè)計(jì)和控制全地形機(jī)器人。我們將這一新的研究領(lǐng)域稱之為“地形動(dòng)力學(xué)”（terradynamics），未來其成果還將促進(jìn)空中和水中機(jī)器人的不斷進(jìn)化。

via IEEE Spectrum

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