清華大學(xué)與加州大學(xué)伯克利分校共同開發(fā)軟體機(jī)器人

近日，清華大學(xué)與加州大學(xué)伯克利分校共同在《Science Robotics》上發(fā)表了一篇其軟體機(jī)器人研究成果的論文。雖然該軟體機(jī)器人看起來就像一張彎曲的小紙條，它卻能夠以每秒20個(gè)體長的超快速度移動(dòng)，并且重力踩踏之后運(yùn)動(dòng)如初，特性神似‘小強(qiáng)’。

這是一只小到只有3cm×1.5cm大小的薄片機(jī)器人，薄到只能用掃描電子顯微鏡才能真正看到機(jī)器人是由什么制成的：一個(gè)熱塑層夾在鈀金電極之間，用粘合劑硅膠粘合到底部的結(jié)構(gòu)塑料上。當(dāng)給這只小的薄片機(jī)器人通以交流電（最低可以為8V，通常約為60V）時(shí)，機(jī)器人內(nèi)部的熱塑性塑料便會(huì)頻繁的伸展和收縮。此時(shí)，機(jī)器人前面的‘小腳’便會(huì)通過不停的震動(dòng)向前移動(dòng)。

據(jù)介紹，該機(jī)器人完成一個(gè)完整的步進(jìn)周期僅需要50ms，相當(dāng)于200Hz。這樣，在高頻的運(yùn)動(dòng)步態(tài)下，機(jī)器人便可以以每秒20個(gè)體長的速度高速向前移動(dòng)。而且，由于本身材料的優(yōu)勢(shì)，即使給它超過自身體重100萬倍的壓力，它也能在碾壓消失之后，恢復(fù)原來的運(yùn)動(dòng)模式。

除了在平地上高速移動(dòng)，它還能以每秒1個(gè)體長的移動(dòng)速度攀爬15度的斜坡。此外，該機(jī)器人還能在載重為自身重量6倍的情況下，自如前行。經(jīng)對(duì)比，清華大學(xué)與加州大學(xué)伯克利分校共同研發(fā)的這款機(jī)器人的速度和堅(jiān)固性在很大程度上是其他軟機(jī)器人無法比擬的。有了這樣優(yōu)秀的特質(zhì)，此款機(jī)器人在未來能更好的應(yīng)用于環(huán)境探索，結(jié)構(gòu)檢查，信息偵查和救災(zāi)等領(lǐng)域。

很多人可能不理解清華大學(xué)該款機(jī)器人每秒20個(gè)體長的移動(dòng)速度是什么概念。對(duì)此該團(tuán)隊(duì)還展示了自然界中某些品類動(dòng)物的移動(dòng)速度和其其中的關(guān)系比較：

該圖表顯示了一些哺乳動(dòng)物（紫色區(qū)域），節(jié)肢動(dòng)物（橙色區(qū)域）和軟體機(jī)器人（藍(lán)色區(qū)域）的體重與速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于哺乳動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物，顯示出相對(duì)于體重的強(qiáng)烈的負(fù)定標(biāo)法：隨著體重減小，速度增加。然而，對(duì)于軟機(jī)器人而言，這種關(guān)系似乎正好相反：隨著體重的減少，速度會(huì)降低。

舉個(gè)體長與移動(dòng)速度的例子：在圖標(biāo)中數(shù)字39的位置（左上角），是1916年在加利福尼亞州的一塊巖石下發(fā)現(xiàn)的一種微小的螨蟲。該螨蟲大小不到1毫米，但它可以以每小時(shí)0.8公里的速度運(yùn)行，即每秒322個(gè)身體長度，使它成為地球上相對(duì)于自身大小最快的陸地動(dòng)物。如果人類相對(duì)于我們的體型跑得那么快，我們將以每小時(shí)超過2,000公里的速度行駛。

由此可以看出，雖然清華大學(xué)這款機(jī)器人為軟體機(jī)器人，但卻有著如節(jié)肢動(dòng)物一般優(yōu)秀的移動(dòng)速度，即隨著自身重量的減小移動(dòng)速度增加。這也是這項(xiàng)研究難能可貴的一點(diǎn)。