机器人学家已经用他们的机械动物成功地占领了天空、水域和陆地。有空中研究无人机、水下机器人滑翔机,还有可以滚动和爬楼梯的机器人。但现有机器人面临的一个持续挑战是在沙地等移动表面上行走。今天发表的一项机器人设计是解决该问题的一个很好的候选方案。
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与现代机器人技术一样,科学家的灵感也来自大自然。许多小型动物每天都在沙地、砾石、碎石、雪和落叶中穿梭。然而,与这种“流动地面”相互作用的力学原理,对于研究人员来说,比在流体中运动更难进行数学建模。
对这种相互作用进行建模是制造沙地行走机器人的关键第一步。工程师们首先研究了关于各种沙漠蜥蜴行走方式的现有研究,以及关于现有类似机器人(如 RHex)的数据。
计算机模拟使他们能够确定穿越这种可变形地形的最佳腿部形状和步频。C形腿在数学上是最有效的。然后,他们对腿进行机械测试,测量其在穿过沙子(或有时是玻璃珠或罂粟籽的平面)时的升力和阻力。
他们研制出了一种六足机器人,它能够在干燥、松散的沙地上高效移动。他们今天在《科学》杂志上报告说,它的最大速度略高于每秒2英尺,每条腿在该时间内进行了5次循环。
这仍然不如行走动物的运动效率。然而,这是改进漫游和行走机器人(例如火星探测器)步态的正确方向上的一步。














