由柔性管和空气构成的柔软肢体可实现机器人的动态自主运动

研究人员仅利用气流和简单的物理设计——其构造类似路边所见的“充气管舞动者”——开发出了无需依赖复杂电子控制器即可实现协调自主运动的软体机器人。动物在自然环境中通常能以非凡的效能移动。它们是通过无缝整合神经系统、身体力学和环境互动来实现这一点的。这种去中心化协调使动物能够无需依赖脑部发出的持续指令而高效移动。相比之下，大多数机器人则高度依赖集中式处理器来协调其移动。虽然刚性和软体机器人可利用身体动力学或形状变化来移动及避开障碍物，但由于它们缺乏肢体或需依赖速度缓慢的序贯控制机制，因此许多机器人的适应能力仍然有限。此外，它们笨重的类模拟设计导致其能效低下、回应缓慢，因而限制了它们在复杂环境中的实用性和自主能力。为了在不依赖中央处理器的情况下实现快速运动，Alberto Comoretto 和同事开发出了一种仅由持续气流驱动的自振荡机械肢体。该肢体由一根弯曲的硅胶管组成；在没有气流的情况下，该硅胶管会保持稳定的扭结状态。然而，当引入稳定的气流时，它会在扭结状态间自发振荡，以高达 300 赫兹的频率进行快速的步进运动。这种运动源于压力、扭结形成和管道阻力间的一个反馈回路——类似于某种机械性的“心脏搏动”。通过物理连接多个肢体并利用环境反馈，Comoretto 等人在无需任何电子控制的情况下即可实现同步协调步态，使这些机器人的移动速度超越同类的软体机器人。它们还可以通过自动改变步态而以两栖方式进入水中移动。对此感兴趣的记者请注意，作者还提供了一些视频来展示该机器人平台所具有的能力。