近日，據(jù)國際學(xué)術(shù)頂刊《科學(xué)》旗下子刊《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》刊登的文章，西班牙巴塞羅那科學(xué)技術(shù)研究所開發(fā)了一種基于骨骼肌的仿生混合軟體機(jī)器人。該機(jī)器人形似鰻魚，配備 3D 打印的蛇形柔性骨架，具有自我應(yīng)激能力，能在外部環(huán)境下調(diào)整運(yùn)動模式，速度最高可達(dá)每秒 800 微米，快于其他骨骼生物機(jī)器人。

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仿生混合軟體機(jī)器人是繼微型游泳機(jī)器人、爬行機(jī)器人、步行機(jī)器人之后的一個新興領(lǐng)域。它是軟體機(jī)器人的“升級版”，其內(nèi)部組件由原來的純?nèi)斯ず铣刹牧限D(zhuǎn)向天然生物材料與合成材料組合。其中，生物材料可以提供人工材料無法精確復(fù)制的獨(dú)特特性，例如提高機(jī)器人對外界環(huán)境的應(yīng)激能力。

　　論文鏈接：

　　https://robotics.sciencemag.org/content/6/53/eabe7577

一、配備 3D 柔性骨骼，增強(qiáng)生物機(jī)器人行動力

　　迄今為止，軟體機(jī)器人的大多數(shù)研究都涉及到骨骼肌或心臟肌肉的使用。以骨骼肌為基礎(chǔ)的生物機(jī)器人通常缺乏行動力和力量。

　　為解決這一問題，研究人員設(shè)計(jì)了一個形狀像鰻魚的水生生物柔性彈簧模型，并優(yōu)化它的形狀。

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　　柔性骨骼具有高靈活性、可變形性和能量吸收性等特點(diǎn)，對環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

　　研究者將模型 3D 打印出來作為骨骼生物機(jī)器人的支架，長約 260 微米，形狀只允許朝著一個方向推進(jìn)。

　　在移動電刺激下，骨骼生物機(jī)器人會產(chǎn)生肌肉收縮，從而壓縮骨骼彈簧；當(dāng)刺激消除后，彈簧中的能量釋放出來，推動生物機(jī)器人前進(jìn)。

二、滑行、爆發(fā)雙運(yùn)動模式，配速可達(dá)每秒 800 微米

　　這一鰻魚形骨骼生物混合機(jī)器人具備滑行和爆發(fā)兩種運(yùn)動模式。

　　在滑行模式下，它像小溪中的魚兒悠然慢速前行；在爆發(fā)模式下，它好似被驚動的魚兒，可以從靜止?fàn)顟B(tài)快速切換到運(yùn)動狀態(tài)。

　　測試表明，它能夠達(dá)到每秒 800 微米的速度，相當(dāng)于每秒三個身體長度。

　　據(jù)研究者稱，這一配速已比任何其他基于骨骼肌的生物機(jī)器人都要快得多，并與基于心臟肌肉的生物混合機(jī)器人相當(dāng)。

　　他們認(rèn)為，他們的設(shè)計(jì)可能使得其他新的混合動力機(jī)器人具有更高的力輸出，可以用來使游泳機(jī)器人更快，或工作機(jī)器人更加強(qiáng)大。

　　結(jié)語：軟體骨骼將為仿生機(jī)器人增強(qiáng)行動力

　　在蛇形結(jié)構(gòu)的 3D 柔性骨架的支持下，仿生機(jī)器人可以更靈活，在環(huán)境中適應(yīng)性更強(qiáng)。

　　未來，3D 柔性骨骼也將有更多外形，為仿生機(jī)器人提供更高的力量輸出。