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無人類指導(dǎo)、無計算機引導(dǎo),“無腦”機器人可逃脫復(fù)雜迷宮

2023年09月11日 15:06 | 作者:張夢然 | 來源:科技日報 分享到: 

“無腦”柔性機器人,可在更復(fù)雜和動態(tài)的環(huán)境中導(dǎo)航。機器人的一半形狀像一條扭曲的絲帶,呈直線延伸,而另一半的形狀像一條更緊密的扭曲絲帶,像螺旋樓梯一樣扭曲自己。這種不對稱設(shè)計意味著機器人的一端在地面上施加的力比另一端大。圖片來源:JIE YIN/ 北卡羅來納州立大學(xué)

美國北卡羅來納州立大學(xué)研究人員曾創(chuàng)造出一種柔性機器人,可在沒有人類或計算機指導(dǎo)的情況下導(dǎo)航簡單的迷宮,以此為基礎(chǔ),他們創(chuàng)造了一個新“無腦”柔性機器人,可在更加復(fù)雜和動態(tài)的環(huán)境中導(dǎo)航。這項研究發(fā)表在新一期《科學(xué)進展》雜志上。

研究人員稱,此前研究已證明了柔性機器人能在非常簡單的障礙中扭轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動,但機器人有時會被卡住,在平行障礙物之間來回彈跳。

此次新開發(fā)的柔性機器人,不但能自行轉(zhuǎn)動,逃脫曲折的迷宮,甚至還能繞過移動的障礙物。這一切都由物理智能完成,而不是由計算機引導(dǎo)。

這種物理智能,是指動態(tài)物體(如柔性機器人)的行為由其結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料控制,而不是由計算機或人為干預(yù)指導(dǎo)。新的柔性機器人由帶狀液晶彈性體制成。當機器人放置在至少55℃的表面上時,該表面比環(huán)境空氣更熱,接觸表面的部分收縮,而暴露在空氣中的部分不會。這會帶來滾動,表面越溫暖,機器人滾動得越快。

新機器人被分兩個不同的部分,其中一半形狀像一條扭曲的絲帶向前延伸;而另一半的形狀則如同螺旋樓梯一樣。

這種不對稱設(shè)計意味著機器人的一端在地面上施加的力比另一端大。想象一個塑料杯,嘴部比它底部寬,如果在桌子上滾動時,它不會直線滾動,而是形成一個弧線,這正是由于其不對稱形狀引起的。

研究人員展示了不對稱柔性機器人設(shè)計在更復(fù)雜的迷宮中導(dǎo)航的能力,包括帶有移動墻壁的迷宮,以及比其身體尺寸更窄的空間。研究人員還在金屬表面和沙子上測試了新的機器人設(shè)計。

總編輯圈點

在我們以往的印象中,計算系統(tǒng)的控制,是機器人的“標配”。這種“無腦”機器人打破我們對機器人的傳統(tǒng)認知:原來不需要人為控制,不需要芯片,單純借助新型材料獨特的性能,同樣能設(shè)計出能夠運動的機器人。而且,這樣的機器人還不存在能耗問題。這為工程師設(shè)計新型機器人打開了更寬廣的思路。類似這樣的機器人,或許能應(yīng)用在更加特殊的場景之中,在應(yīng)用領(lǐng)域方面與傳統(tǒng)意義上的機器人互為補充。

編輯:馬嘉悅

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