以蛇为灵感的机器人滑行并爬过障碍物

蛇机器人几乎可以钉住“相当于其身长38%的”台阶   Johns Hopkins University/Qiyuan Fu

约翰·霍普金斯大学的工程师们研究了蛇是如何移动的，为设计一种灵活的新型机器人提供了信息。人们希望这一发展能够导致搜索和救援机器人能够轻松应对各种障碍。

该研究的资深作者陈丽说：“我们从这些令人毛骨悚然的生物身上寻找运动灵感，因为它们在日常生活中已经非常擅长稳定地跨越障碍。”。“希望我们的机器人能像蛇一样学会在表面上摆动和编织。”


蛇形机器人的运动灵感来源于变化无常的王蛇如何应对障碍   Johns Hopkins University/Qiyuan Fu

通过观察一条可变的王蛇是如何爬上不同高度和不同表面的台阶的，研究人员注意到这种蛇结合了横向波动和悬臂。当面对一个台阶时，这只爬行动物似乎将身体分成三部分——前面和后面都来回移动，而中间部分保持僵硬。

当接近台阶时，前面部分的长度会增加，中间部分会保持大致相同，后面部分会缩短。对于较高的台阶或光滑的路面，速度将降低，蠕动将不那么明显，以帮助保持稳定性。

在检查了蛇的录像后，研究生傅启元开始建造一个蛇启发机器人。作为10段式的早期版本，轮式履带车在遇到台阶时会出现稳定性问题，经常翻倒或卡住。工程师们通过在每个单向轮和车身各部分之间插入一个悬挂机构来减少侧倾不稳定性。

现在，蛇机器人能够在攀爬时将自己推到表面上，几乎可以钉住“高达其身体长度38%的”台阶


悬架机构安装在每个车身段和车轮总成之间，以减少侧倾不稳定性   Johns Hopkins University/Qiyuan Fu

研究小组注意到，它的机器人几乎与启发它的动物的速度相匹配。但是，这种悬浮液的加入确实意味着它比其他研究中的早期机器人需要更多的果汁来操作。工程师们将继续致力于蛇形机器人的研究，以期使其能够在3D地形上应对更复杂的障碍物。

关于该项目的一篇论文已发表在《实验生物学杂志》和《皇家学会开放科学》上。

资料来源：约翰霍普金斯大学