近日，美国伍斯特理工学院（WPI）的一个研究小组发明了一种新型的蛇形机器人，它可以轻松地在瓦砾、狭窄和崎岖的地形中穿梭，并实现了自主导航。这款机器人可以在灾害现场向搜救队发送图像和信息。目前该项目已得到美国国家科学基金会三年共40万美元的奖励。
 

 

       该项目的主要参与者Fu Jie说：“这项研究的目的就是创造出一个无需人类密切监督就可以自主导航的蛇形机器人。在搜救过程中，机器人的作用就是进入到人类无法到达的区域，并给人们反馈信息。”

       机械工程教授助理Cagdas Onal介绍说：“我们的研究主要有三方面：出色的移动能力、基于嵌入式传感器的低级运动控制算法、高级规划算法。”WPI的科学家们同时推进这三个方面的研究。

       为了赋予机器人灵活的移动能力，科学家们用硅胶为材料构建了软体机器人的模型，其身体由模块连接，每个模块都有自己的通道、阀门、气动执行器、集成传感器和控制单元，所以每个模块都能自己运动，由此构成了蛇形机器人的步态。

       过去七年来，Onal都专注于软体机器人。他指出，这次新项目的其中一个重要任务就是改进蛇形机器人的前进方式。目前，这款机器人能够像真正的蛇一样蜿蜒爬行，甚至可以做出侧绕动作。而他希望下一步，这款蛇形机器人能够抬起脑袋，以看到更广阔的视野，收集更大范围的图像，甚至可以爬上楼梯或爬过障碍物。

       另外，他正在设计的其他软体机器人可以利用周围的物体推动自己移动，就像真正的蛇那样。“有的时候，一条蛇会将自己身体的一部分包裹在岩石上移动，以便为自己的移动增加动力。如果它在一条管道或迷宫中，它可能会推开墙壁，以便在障碍物周围移动。我们正是借鉴了这个特点。”Onal说道。

       而这款机器人的低级运动控制算法则是操纵运动的关键。新的算法不仅仅是给与机器人一定的动力，而是想让机器人更好地利用摩擦力帮助其上升。
 

 

       至于Fu Jie正在研究的高级算法，更多地关注决策和自主性。算法将会选择在特定条件下机器人将使用的步态，以便今后机器人可以根据自己的环境来选择最佳运动模式。

       一旦机器人做出决定，高级算法将指示低级算法进行基础动作。“机器人只需要知道它的目的地在哪里，然后它自己就会选择特定模式到达那。”Onal说。

       目前，WPI的科学家们已经创造了软体蛇形机器人的原型，并为其配备了传感器。传感器可以让机器人知道自己身体的形状，例如当他在瓦砾上蜿蜒爬行，或是竖直躺在地面，或者抬起头时，它都能感知到。一旦机器人知道自己身体的形状，可以更好地控制运动方式。