科学家又开脑洞！靠四肢变形实现水陆两栖的超酷机器人

　　撰文|小魔
　　随着计算机、传感器、人工智能、仿生学等多个学科领域的高速发展，越来越多的智能科技公司也开发出了千奇百怪的移动机器人。
　　波士顿动力SpotMini
　　AgilityRobotics双足机器人
　　特斯拉Bot人形机器人
　　比如波士顿动力的SpotMini，AgilityRobotics的双足机器人，特斯拉的Bot人形机器人等等。当然，这些移动机器人的工作内容也涵盖了从生态监测、仓库管理、军事与极端环境探索、家庭服务等各个方面。
　　由于机器人从事的工作种类越来越繁多，人们对移动机器人的要求也不再是单纯的能跑能跳，或是携带更多的负重，而是需要它们具备在多种环境中进行穿梭的能力，但这却是当下大部分移动机器人都没能通过设计攻克的一个难题。
　　不过，最近来自耶鲁大学的研究人员可能找到了一种让机器人在不同环境下进行顺畅移动的创新解决方案。他们研发了一种可以在水中和陆地上移动的机器人，这个机器人被命名为ART（含义为两栖机器龟）。
　　与我们常见的水陆两栖移动工具不同，ART能够在水陆两种环境中行动，靠的可不是两套完全不同的动力推进系统，而是可以在腿与脚蹼之间变形的四肢，这种能力被研究人员称为＂自适应形态建成＂。
　　从ART机器人的外形很明显就可以看出它的灵感来自于陆龟和海龟，这是一种化石记录超过1.1亿年的物种。
　　该项目的首席研究员RebeccaKramer-Bottiglio表示：＂陆龟和海龟有着相似的身体，都有四肢和一个壳，但为了适应特定的生存环境，它们有独特的四肢形状和步态。海龟为了在水中游泳和划水，四肢长有像鱼鳍一样扁平而细长的脚蹼；陆龟为了在地面行走并支撑起龟壳的重量，四条腿生的粗壮而结实，脚上还有圆圆的脚趾。＂
　　ART则结合两者的特点，用特殊材料制造成可以改变形态的四肢，这样机器人就可以根据所处环境的不同，调整自己的腿部形状、软硬度与动作。
　　在腿部状态下，这个机器人可以像陆龟一样用四条腿在路面进行步行移动；当到达水中时，它的腿又会变成脚蹼，这样它又可以依靠水的升力和阻力在水中进行划水移动。
　　那么ART机器人具体又是通过怎样的技术实现腿部变形与移动的呢？
　　根据研究人员的介绍，该机器人的四肢使用了一种复合型聚合物材料，这种材料的特点是在高温状态下会变得柔软可塑，而在低温状态下则会变得很坚硬。
　　为了让ART的四肢更容易产生变形，研究人员在它的腿内安置了四个铜制加热器来加热与软化腿部材料。
　　加热后机器人腿部柔软的＂肌肉＂组织就会因此发生膨胀或收缩，将扁平的鳍状四肢转变为粗壮的圆柱形腿，反之亦然。完成变形后，在新腿部形状下这些聚合物会在一到两分钟内进行冷却和硬化，方便其进行移动。
　　机器人的移动动作则通过与柔软四肢相连接的传统球形关节来完成，该关节类似于动物的肩关节。每个关节中都包含有三个电动马达，使其可以在陆地上进行＂爬行＂或＂匍匐＂，也可以在水中进行＂划动＂或＂拍打＂等等动作。
　　与这些关节相连的则是一个模块化的底盘，外面还附有一层密封的PVC管以保护机器人的电子元件不会因为浸水而发生短路。
　　最后整个机器人的外部搭载了一个用3D打印制成的塑料＂外壳＂，它除了为ART赋予了一个流线型的外观，还为其提供了一个可以容纳空气或压舱物（船中保持平衡用）的空间，这样机器人在进入水中时可以更好的调整自身浮力。
　　ART并非市面上唯一的水陆两栖机器人，但它与这些机器人的最大区别在于其引入了一种全新的自适应技术，这种技术最终有可能会让机器人在现实世界中的许多不同表面和环境中具备跋涉能力，而不必携带可能会降低它们移动效率的额外推进系统。
　　洛桑联邦理工学院的＂小猎豹＂
　　东京工业大学的泰坦V-III
　　据研究人员介绍，ART两栖机器人的整体效率是麻省理工学院开发的两足机器人的三倍，它的效率与洛桑联邦理工学院的＂小猎豹＂和东京工业大学的泰坦V-III等四足机器人相似。
　　正是因此，自适应技术其实能为移动机器人的两栖创新启发许多新思路，今天它可以适应陆地和海洋，那么未来它就有无限的可能性。
　　不过ART机器人目前还不具备真正推向市场的成熟技术，因为原型机仍然需要外接线路来获得动力电源和通信数据，并且它当下的动作非常缓慢笨拙，但研究人员也表示他们已经在着手研发能够解决这些问题的升级技术。也许过不了几年，我们就能看到使用独立电源，移动速度更快的成品机器人了。
　　不难想象，一旦使用这种技术的两栖机器人能够成功推广到市场，会有非常广阔的应用场景。
　　单说ART机器人，它可以帮助环保研究员监测海岸线的生态系统，给潜水员提供水下支持，当作海洋养殖户的养殖工具，作为动物迁徙研究的新型追踪机器。
　　当然我们也非常期待未来ART和搭载其技术的两栖机器人能够在生物监测、灾害响应、生产、安全等领域，产生积极的推动影响。【iDailycar】