踩不死的小强催生新型机器人

摘要

来自美国的研究人员近日揭示了蟑螂是如何通过狭小空间的,并根据这一原理建造了能够在受限空间运动的机器人

(图片来源:http://phys.org/news/2016-02-cockroach-robot-video.html)

(图片来源:http://phys.org/news/2016-02-cockroach-robot-video.html)

或许你有过这样的经历:在厨房地板上看见一只蟑螂,一脚踩上去,以为它已经一命呜呼,可当你抬起脚来,却惊讶地发现蟑螂安然无恙。有的时候,蟑螂甚至可以从鞋与地面的狭小缝隙中逃走。最近,来自美国的科学家们仔细研究了蟑螂的这种“绝技”,并以此为基础开发了一种新型机器人。

一只美洲蟑螂穿过高度只有3毫米的缝隙

一只美洲蟑螂穿过高度只有3毫米的缝隙

来自美国加州大学伯克利分校的研究人员选择了美洲蟑螂作为研究对象。他们发现,这种高度在1厘米左右的蟑螂不仅可以顺利通过高度只有3毫米的狭缝,而且能够以较快的速度穿过狭缝。通过分析慢镜头,他们发现蟑螂能够成功通过狭缝的一个关键因素是其坚硬但可以被压缩的外骨骼,这使得它可以承受相当大的外力压迫而身体不至于受损。当蟑螂面对一个狭缝时,它首先会用触角探测狭缝的尺寸,如果认为可以通过,就会将身体压缩并开始通过狭缝。研究人员还发现,如果蟑螂必须在有一定长度的受限空间内行动,由于压缩导致身体变化,蟑螂无法利用足正常地行走,因此它会改为通过身体与地面摩擦的方式保证自己的运动速度。这种通过受限空间的方式与章鱼等软体动物有着明显的区别。

一只高度为12毫米的美洲蟑螂先后在高度为12、9、6和4毫米的空间内的运动过程,可见高度降低导致蟑螂运动方式发生变化

一只高度为12毫米的美洲蟑螂先后在高度为12、9、6和4毫米的空间内的运动过程,可见高度降低导致蟑螂运动方式发生变化

受到蟑螂这种独特运动方式的启发,研究人员随后开发了一种新的机器人。这种机器人的外罩在外力压迫下可以变形,进而造成机器人内部结构和运动方式的变化,使得它可以在正常空间和受限空间内都能以一定的速度运动。这种机器人或许能够在传统的机器人难以正常工作的场合发挥重要作用。

受到蟑螂运动方式启发建造的新型机器人可以在受限空间内运动

受到蟑螂运动方式启发建造的新型机器人可以在受限空间内运动

报道:Why is it so hard to squash a cockroach?
http://www.sciencemag.org/news/2016/02/engineers-want-know-why-it-s-so-hard-squash-roach

论文:Cockroaches traverse crevices, crawl rapidly in confined spaces, and inspire a soft, legged robot
http://www.pnas.org/content/early/2016/02/04/1514591113.abstract

编译:魏昕宇

(本文所有动图均根据原论文提供的视频制图)

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