今天的机器人可以用各种姿势和不同的形状来描述，比如这个：还有这个：这些看似奇怪的机器人大多数都是设计灵感由自然生物体。这篇文章的主角是：机器人，没错，机器人。这是上海交通大学机械与动力工程学院机器人研究所顾国英教授团队在尺蠖的启发下研发的新型软体机器人。论文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/9585535/media#media作为幼虫，尺蠖的步幅很小，但它们可以攀爬的地形和方向却非常多样。例如，尺蠖可以在水平和垂直表面上缓慢移动，并利用其出色的灵巧性在不平坦的地形上前进。因此，许多研究人员都在尝试模仿尺蠖来制造灵活的软体机器人。软体机器人很难在水平面和垂直面之间转换，因为它们必须既坚固又灵活——足以将一只脚抬离地面并在垂直的墙壁或表面上站稳脚跟。为了实现尺蠖的灵活性，上海交通大学的研究团队使用3个纤维增强气动执行器将尺蠖的身体部位模拟成气动人工肌肉。这种气动机构有助于精确控制机器人的“尾巴”、“头部”和“身体”。同时，控制系统负责监测执行器的位置，协调机器人的整体运动，使它在爬行时能达到像尺蠖爬行一样的“Ω”形。尺蠖机器人的足部采用两个负压吸盘产生可控摩擦力。在气动执行器和吸盘的同步推动下，机器人像一只真正的尺蠖一样，通过伸展身体和控制脚上的压力吸盘“向前迈进”。它在水平面上的最高移动速度可达21毫米/秒，在垂直墙壁上的最高移动速度为15毫米/秒。在负载方面，它能够在水平表面上承载500克（大约是自身重量的15倍），在垂直墙壁上承载20克。此外，开发了一个简化的运动学模型来表征机器人的运动学，并提出了一种控制策略来同时控制其多模态运动学变形和吸盘摩擦。尺蠖机器人在垂直面上呈“Ω”形爬行。这是软体移动机器人首次实现水平面和垂直面之间的过渡运动，有助于扩大软体机器人的工作空间，可用于检查、清洁、维护等，具有潜力应用于液体。未来，研究团队将在软体机器人中加入更多的传感器，进一步实现控制自动化，缩小驱动系统的尺寸以减少对机器人的约束，探索机器人在更复杂环境中移动的可能性，如如天花板、非结构区域等。参考链接：https://spectrum.ieee.org/robotic-inchworm
