北京
【CNMO科技消息】10月13日，据报道，一款由美国北卡罗来纳州立大学团队研制的“机械智能”软体机器人问世。该机器人不装微电脑、不依赖实时算法，只用两根气管控制充放气，便可切换水母、鱼、转子三种游动模式，完成升降、悬停、转向等动作。其控制逻辑完全由材料与结构本身承担，等于把“大脑”长进了结构里。相关成果发表于最新一期《科学进展》。
人形机器人
这项研究的核心并非仿生外形，而是一种名为“机械智能”的设计理念：把传统上由传感器、芯片和算法完成的工作，交给机器人的材料和几何结构去完成。也就是说，身体本身就是处理器。这一理念的提出，源于对传统软体水下机器人架构瓶颈的突破。过去十几年间，软体水下机器人演进出各种各样的形态，但它们大多仅能同时实现一种运动模式，活动范围也局限在二维平面：可以前进后退、上下升降，却无法转向。要想实现水下三维机动，就需要为三个方向分别配备独立的驱动系统。2018年，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（MIT CSAIL）推出的软体水下机器鱼SoFi，借助六个独立驱动输入，分别负责尾鳍摆动、浮力调节和俯仰翼控制，结合液压泵、机载锂电池和声学遥控模块，才能实现三维自主游泳。
机器人主体为一个中央八边形框架，四条柔性三角形臂与框架相连，框架内装有超软硅胶扁平气囊，形成双通道气动执行器。样机长55毫米，重14.5克。
团队将每条臂设计成“单稳态”结构，类似弹簧门：充气时臂快速下拍，越过临界点后弹性能量释放；放气后结构自动弹回，臂的翻转约26毫秒内完成。两个气动通道对称布置，以不同时序充放气时，四条臂的运动会随之改变。
具体而言，两通道同时充放气，四臂同步扑动，产生垂直脉冲，机器人在水母模式下完成上升、下降和悬停；只给一侧充气，对侧臂大幅拍打、邻侧辅助摆动，机器人像鱼一样定向游动；两通道以180度相位差交替充气，相邻臂轮流拍打，机器人原地螺旋上升，进入转子模式。三种模式可连续切换，机器人能沿设定轨迹完成上升、悬停、转向、下降等组合动作。
性能数据方面，水母模式最大上升速度达每秒1.64个体长，最低运输成本为17.6；转子模式峰值旋转速度约每秒90度。三种模式之间可以连续平滑切换，机器人能沿Π形轨迹连续完成上升-悬停-转向-下降的组合动作，也能通过转子模式的旋转重定向后，衔接鱼模式的直线游动实现真正的三维机动。
目前这款机器人仍需要人工设定充放气频率和相位，自身没有实时感知和决策能力。模式切换时，前一阶段旋转留下的角动量会影响定向游动，结构一旦成型，任务适应性也有限。
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