微型变形机器人可以将自己挤进狭窄的空间

来到您附近的一个紧要关头：CLARI，这是一个可挤压的小型机器人，它可以被动地改变其形状以挤过狭窄的间隙 – 其灵感来自于昆虫世界。

CLARI 代表顺从腿关节机器人昆虫，来自科罗拉多大学博尔德分校的工程师团队。 它还有可能以全新的方式为重大灾难后的急救人员提供帮助。

其中几个机器人可以轻松地放在手掌中，每个机器人的重量都小于乒乓球。 Paul M. Rady 机械工程系的博士生 Heiko Kabutz 表示，当周围环境变得狭窄时，CLARI 可以将其形状从方形变为细长。

Kabutz 和他的同事在 8 月 30 日发表在《高级智能系统》杂志上的一项研究中介绍了这种微型机器人。

现在，CLARI 有四条腿。 但该机器的设计允许工程师混合搭配其附肢，有可能产生一些狂野且蠕动的机器人。

“它采用模块化设计，这意味着它很容易定制并添加更多腿，”卡布茨说。 “最终，我们希望建造一个可以在网上行走的八足蜘蛛式机器人。”

该研究的合著者、科罗拉多大学博尔德分校机械工程助理教授 Kaushik Jayaram 补充道，CLARI 仍处于起步阶段。 例如，机器人被拴在电线上，电线为其供电并发送基本命令。 但他希望有一天，这些小型机器能够独立爬行到以前没有机器人爬行过的空间——比如喷气发动机的内部或倒塌建筑物的废墟。

“今天的大多数机器人基本上看起来像一个立方体，”贾亚拉姆说。 “为什么它们都应该一样？动物有各种形状和大小。”

蟑螂动力

贾亚拉姆对反映动物世界大杂烩的机器人并不陌生。

作为加州大学伯克利分校的研究生，他设计了一种机器人，可以通过压缩到其高度的一半左右来挤入狭窄的空间，就像蟑螂从墙壁的裂缝中挤进去一样。 但他说，那台机器仅代表了动物灵活性的冰山一角。

“我们能够挤过垂直间隙，”他说。 “但这让我思考：这是一种压缩方式。还有什么其他方式呢？”

这就是 CLARI 诞生的地方，它是为了挤过水平间隙而出现的。

在最基本的形式中，机器人的形状像一个正方形，四个边各有一条腿。 然而，根据挤压 CLARI 的方式，它可以变得更宽，就像螃蟹一样，也可以变得更长，就像贾亚拉姆最喜欢的蟑螂一样。 总之，该机器人可以从约 34 毫米（1.3 英寸）宽的方形变形为约 21 毫米（0.8 英寸）宽的细长形状。

与 Jayaram 早期的机械化蟑螂不同，CLARI 的每条腿的功能几乎就像一个独立的机器人——有自己的电路板和双执行器，可以前后左右移动腿，类似于人类的髋关节。 理论上，这种模块化可以让 CLARI 机器人呈现出各种各样的形状。

“我们想要的是能够改变形状并适应任何环境条件的通用机器人，”贾亚拉姆说。 “在动物世界中，这可能就像变形虫一样，它没有明确的形状，但可以根据是否需要快速移动或吞没一些食物而改变。”

网络爬虫

他和 Kabutz 将他们目前的设计视为 CLARI 机器人系列中的第一个，他们希望这些机器人能够变得更小、更灵活。

在未来的迭代中，研究人员希望将传感器整合到 CLARI 中，以便它能够检测障碍物并做出反应。 卡布茨说，该小组还在研究如何为机器人提供适当的灵活性和力量组合——随着团队增加更多的腿，这项任务只会变得更加困难。

最终，该团队希望开发出能够改变形状的机器人，这些机器人不仅可以在实验室环境中移动，而且可以在复杂的自然空间中移动——在这个空间中，机器需要弹开树木甚至草叶等障碍物，或者推动穿过障碍物。岩石之间的裂缝并继续前进。

“当我们试图捕捉昆虫时，它们可能会消失在缝隙中，”卡布茨说。 “但是，如果我们拥有具有蜘蛛或苍蝇能力的机器人，我们就可以添加摄像头或传感器，现在我们就能够开始探索以前无法进入的空间。”