荷兰无脑软体机器人用腿思考 简单结构实现复杂动作

摘要： 荷兰原子与分子物理研究所开发了一种小型软体机器人，这种机器人使用的材料和移动方式都与众不同。其设计灵感来源于自然界中的一些动物。例如，充气的布料玩偶会舞动起来。大多数机器人依赖中央...

荷兰原子与分子物理研究所开发了一种小型软体机器人，这种机器人使用的材料和移动方式都与众不同。其设计灵感来源于自然界中的一些动物。例如，充气的布料玩偶会舞动起来。大多数机器人依赖中央处理器来协调动作，而动物则通过神经系统、身体力学以及与环境的互动来协调动作。这种分散化的方式使它们能够避免依赖大脑的持续指挥。

基于这两种情况，研究小组创造了一种移动速度最快且结构最简单的软体机器人之一。这种机器人不配备计算机、软件和传感器，而是依靠自身身体及与环境的互动来协调地移动。研究成果发表在英国《自然》周刊上。机器人的腿由弯曲的硅胶管构成，在没有气流的情况下，这些硅胶管保持稳定的弯曲姿态。当引入稳定的气流时，每条腿都会单独自主摇摆和抬升。但当几条腿聚拢在一起时，它们的动作迅速同步，呈现出有节奏的步态。

研究报告的第一作者阿尔贝托·科莫雷托表示，“秩序从混乱中产生。现在不需要代码，也不需要指令。当腿自发地同步时，机器人就起飞了”。这一原理类似于萤火虫同步发光或心脏细胞同步跳动，复杂的集体运动源于简单的相互作用。机器人的运动源于压力、折痕形成和管道阻力之间的反馈回路，类似于机械心跳，将多个肢体物理性地连接在一起。

这款机器人移动速度极快，在引入气流的情况下，其速度可以达到每秒30个身体长度。腿部之间的同步可以自行适应环境变化。当机器人从陆地移动到水中时，它的步态会自动从跳跃模式转变为自由泳模式。研究人员指出，该机器人的运动源于身体与环境之间的密切关系，因此步态转换无需中央处理器或控制逻辑。

类似的分散式智能在生物学中也经常出现，比如海星利用局部反馈和身体动力学而不是“中央大脑”来协调数百条管足的动作。这种软体机器人未来应用广泛，从智能药片到太空技术都有潜力。未配备微电子装置的安全微型机器人可以被吞咽，并在自主到达目标组织后释放药物。此外，它还可能为开发适应极端环境的自动机械铺平道路，因为在这些环境中，传统电子设备可能会出现故障。