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隨著仿生學與機器人技術的發展,在常規機器人款式外,越來越多的學者再探求具有不同運動特征與功能特點的仿生機器人。蛇形機器人是其中一個重要的分支。
顧名思義,蛇形機器人的身形像蛇一樣瘦長,通過采用分段式設計,用以模仿蛇類驅動和運動。頭頂攝像頭的它們,擁有極大的行動自由度,可以在各種狹小、險惡的環境中穿行、伸展甚至爬桿。
蛇形機器人在穿越障礙。
美國卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University,CMU)憑借著前沿機器人的研發和制造蜚聲海外,他們在十幾年前就開始了蛇形機器人的研發工作。這一直是他們最引人矚目的前沿產品。
2017年9月,墨西哥城發生7.1級地震,卡內基梅隆大學的機器人專家攜帶者他們的蛇形機器人來到災區。穿行在各種狹小、復雜的空間內,蛇形機器人通過麥克風和和揚聲器等設備進行搜救任務。
去年底,卡內基梅隆大學又發布了一款最新的蛇形機器人。這款產品通過仿照“樂高”組合的搭建方法,引入模塊化組合方式,將組件任意拼接而成。
模塊化最大的優點是可任意增加、減少或者互換組件來改變機器人的長度,用以適應不同的工作范圍。
機器人像蛇一樣爬行和盤旋。
此前的蛇形機器人每次工作前,工作人員都需根據具體工作環境情況,預先為其進行編程。
現在,研究人員在新款蛇形機器人的各個關節部位安裝了壓力傳感器,它能夠感知力度,纏繞住物體后緊貼向上移動,省去了對移動路徑重新編程的繁瑣操作。
“樂高”組合的拼接方式,也使蛇形機器人的功能更加強大與靈活,且制作成本更低。
醫用蛇形機器人更加便捷高效,成本更低。
目前,已經有不少醫院引入了蛇形的醫用機器人。將機器人插入患者的嘴巴,醫生通過操縱桿來控制機器人,進入難以到達的解剖區域,繼而進行手術。這種方式快速、便捷,將原本的開刀手術變成更低成本的微創手術。
由于蛇形機器人具有征服各種地形的能力,它還被應用在金字塔內部進行考古,以及下水道作業等場景,擁有十分廣泛的應用前景。
同樣的技術和原理也被應用在“蛇怪”機器人身上。“蛇怪”沿用了蛇形機器人的頭部和腿部,改變了組合方式,更像多足爬行類動物。
蛇怪機器人在前進中開門。
蛇怪更加靈活的關節,讓它可以更快地適應所在的表面環境,甚至不需要探測地形和編程規劃,可根據直覺來轉變重心前行。