“无脑”软机器人在复杂环境中导航机器人技术突破

在不断发展的机器人领域，研究人员实现了一项新的突破：一种不需要人类或计算机指导即可在复杂环境中导航的软机器人。 这项新发明建立在之前的工作基础上，其中软机器人在更简单的迷宫中展示了基本的导航技能。

利用物理智能进行导航

尹杰，该书的共同通讯作者 根据一项研究， 北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程副教授阐明了这一进展：

“在我们早期的工作中，我们证明了我们的软机器人能够扭转和转弯通过一个非常简单的障碍路线。 然而，除非遇到障碍物，否则它无法转弯。 这种限制意味着机器人有时可能会被困在平行障碍物之间来回弹跳。”

他补充道：“我们开发了一种新型软体机器人，它能够自行转动，使其能够穿越曲折的迷宫，甚至绕过移动的障碍物。 所有这一切都是通过物理智能来实现的，而不是依赖于计算机的指导。”

“物理智能”一词表示动态物体（例如软机器人）的内在行为，由其结构设计和材料定义，而不是外部人类或计算机干预。

这种新型软机器人采用带状液晶弹性体。 当它们放置在比周围空气温暖的表面上时，特别是高于 55 摄氏度（131 华氏度）时，与表面接触的丝带会收缩，而暴露的部分保持不变。 这种差异会引发滚动运动，滚动运动会随着表面温度的升高而加速。

通过不对称进行创新

该机器人的独特之处在于其设计。 与对称的前身不同，新版本由两个不同的部分组成。 一段像扭曲的丝带一样沿直线延伸，而另一段则像楼梯一样紧密缠绕的丝带。

这种设计偏差导致机器人的一端比另一端施加更大的力，从而引发非线性运动。 该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员姚昭解释了这一原理：“想象一个塑料杯，其杯口比杯底更宽。 当你滚动它时，它不会遵循直线轨迹，而是在表面上形成弧线。 这就是其不对称设计的效果。”

赵进一步阐述道：“我们的新机器人背后的概念相当简单：由于其不对称设计，它可以自主转动，无需接触物体。 因此，虽然它仍然可以在遇到物体时重定向其路径（这是允许它穿越迷宫的特性），但它不会被困在平行障碍之间。 它的弧线运动让它有效地扭动起来。”

对这个机器人的测试表明它有能力穿过复杂的迷宫，甚至是那些墙壁会移动的迷宫。 令人印象深刻的是，它可以挤过比自身尺寸还小的间隙。 这些测试是在金属表面和沙子等不同地形上进行的。

这项开创性的工作为软机器人设计引入了创新视角。 正如尹所说，“这项工作是帮助我们开发软机器人设计创新方法的又一步，特别是对于软机器人可以利用环境热能的应用。”

随着机器人世界的发展，这种“无脑”软机器人在现实应用中的潜力似乎是无限的。