一只吸管造的半软机器人陪你散步，是一种怎样的奇妙感觉 | 科技有意思
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谈到机器人，您可能脑海里立马会浮现变形金刚的威武刚躯，或者是类似『机器姬』里拥有超级大脑与复杂情感的 Ava。不过，广义上的「机器人」并不局限于有人的外形或人的思维，而是指「能自动执行工作程序的机器装置。」
所以实际上建造一个机器人，可能远比你想的要简单，比如像哈佛大学两位博士后 Whitesides 和 Alex Nemiroski 这样，用吸管就能搭建起的半软体机器人。
Whitesides 和 Alex Nemiroski 来自哈佛大学的实验室，他们受到节肢动物昆虫和蜘蛛的启发，创造了一种能够自主站立和行走的半软体机器人，并将研究成果发布在了最近出版的『Soft Robotics』杂志上。
此前这个实验室就推出过类似的充气式软体机器人，不过有难以保持站立平衡及行走笨拙等缺点。而这次的吸管式机器人则被设计的更加灵活，并有望在将来应用在自然灾害或冲突地区的搜索行动中。
Whitesides 教授说：「环顾我们周边的世界，会发现很多小生物，如蜘蛛与昆虫。它们行动敏捷，能做很多大型硬性机器人做不到的事情。它们才是地球上最通用的生物形态，我们能从他们身上得到很多仿生技术的启示。」
于是，他们就用我们生活中最常见的一种道具——吸管，来建造了一个令人惊叹的简单联合。
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首先，做一条能单腿爬行的机器人。先在吸管上切割一个槽口，让他们弯曲。然后，在槽口内插入了很短的管道，当吸气膨胀时，它将迫使接头延伸。当管子放气时，连接在任一侧的橡胶筋将使接头缩回。
然后，就是多条单腿机器人的组合了。根据测试场景的需要，可以给机器人加入第二条腿和第三条腿，以达到让机器人自行站立的要求。不过随着腿数量的的增加，控制难度也会加深。
Nemiroski 介绍说：「系统复杂程度每增加一个层次，我们就必须对运动关节进行修改，使其能够发挥更大的力量或者能够支持大型机器人的重量。」对于简单的机器人，Nemiroski 与他的同事通过注射器来控制关节的伸缩，但随着设计复杂性的增加，他们开始将多腿机器人与 Arduino 微控制器组合在一起，使用阀门和中央压缩机来控制关节。
最终，当研究人员做成 6 只腿或 8 只腿的机体时，它们走路方式的编程就成为了一个挑战。「例如，我们分别研究了蚂蚁和蜘蛛的运动方式，来排列多腿机器人的运动，以弄清楚这些动物的运动方式是否适用于我们的机器人，决定是否需要开发我们自己的行走类型，以适应这种特殊的关节。」
最后的实验证明，用这种机器人复制蚂蚁独特的「三角」步态还是蛮成功的，但模仿蜘蛛的行走，则显得非常棘手。
关于棘手的原因，Nemiroski 解释说：「一只蜘蛛能调整其延伸的速度并可自如收缩关节，仔细地计算任何时候特定肢体的前后移动。」而 Nemiroski 他们做的六足机器人阀门系统过于简单，关节运动是二进制的（决定因素为阀门的开与关）。所以对于八腿机器人，他们就必须开发独特的步态，以与关节的二进制运动兼容。
尽管这种软体机器人暂时无法投入现实应用，其控制技术也偏向简单，但 Whitesides 认为其意义在于思维上的创新，尤其是其使用日常的现成材料，并从生物规律中获得启发，进行技术上的重塑，这对于未来的创新方向具有指导意义。
Whitesides 说：「我们没有任何理由重新发明轮子，像吸管这种日常材料，它们可以有效零成本地将创意变成现实，为什么不利用它们？」而 Nemiroski 则补充说道：「这里真正吸引人的正是简单。我们利用现成的材料，在施工与控制方面非常简单，通过将单一执行器进行有机组合的方式，就可以实现复杂的多维运动，这是一件能让我们自豪的事。」
目前这项研究已经得到了美国能源部，DARPA，加拿大自然科学与工程研究理事会，国家科学基金会，瑞典研究理事会和哈佛大学威斯利生物启发工程研究所的资助。（本文作者：谈喆@深圳湾）■
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