
这个机器人能够在沙土下游动,也能靠着两只前肢自如地挖掘,这些前肢仿效了龟孵化时巨大的鳍状翅膀。
它是唯一一个能够在5英寸深的沙子中行进的机器人。它还能以每秒1.2毫米的速度前进,大约每小时4米或13英尺。这可能看起来很慢,但与其他地下动物如蠕虫和蛤蜊相比是相当的。该机器人的四肢末端配备有力传感器,使其能够在移动过程中检测到障碍物。它可以无线操作,并能通过WiFi进行控制。
能够在沙地中移动的机器人面临着一些重大挑战,比如要应对比在空气或水中移动的机器人所面临的更大力量。它们更容易受到损坏。然而,解决在沙地中移动的问题可能带来的潜在益处包括谷仓内检查、土壤污染物测量、海底挖掘、外星探索以及搜救任务。
这个机器人是加州大学圣地亚哥分校的一支机器人学家团队进行多次实验的结果,旨在更好地了解沙子以及机器人如何在其中行进。沙子极具挑战性,因为沙粒之间的摩擦力引发巨大的力量;在探测障碍物方面遇到困难;而且在不同的环境下,沙子会在液体和固体之间变化。
团队认为观察动物对于开发一个能够在沙子中游泳并能自行挖掘出来的机器人至关重要。在考虑了蠕虫之后,他们选择了海龟幼仔作为研究对象,海龟幼仔有着扩大的前鳍,在孵化后能够顺利浮出水面。类似乌龟鳍状的翼能够产生强大的推进力,使得机器人能够转向,并具备探测障碍物的潜力。
科学家们仍然没有完全理解机器人用鳍状附肢在沙地中如何移动。圣地亚哥加利福尼亚大学的研究团队进行了广泛的模拟和测试,并最终采用了锥形身体设计和铲状鼻子。
“我们需要构建一个既强大又流线型的机器人。”雅各布斯工程学院加州大学圣地亚哥分校的Nick Gravish教授研究小组中的博士生Shivam Chopra是描述该机器人的论文的首席作者。”
机器人通过监测鳍的运动所产生扭矩的变化来检测障碍物。它能够探测到身体上方的障碍物,但无法探测到身体下方或直接面前的障碍物。
为了让机器人保持在沙子里的恒定深度,研究人员在机器人的鼻子两侧设计了两个像箔片一样的表面,他们称之为“地球箔”。这样一来,他们可以控制浮力,因为机器人往往会保持鼻子指向表面。
研究人员在实验室的一个长达5英尺的水槽以及靠近加州大学圣地亚哥分校的La Jolla Shores海滩中对该机器人进行了测试。他们发现在湿沙中,机器人的速度减慢了,因为湿沙提供了更多的阻力。
接下来的步骤包括提高机器人的速度,并使其能够真正地钻入沙土,除了从沙土中挖出自己。
该作品在《先进智能系统》上进行了展示。