受螞蟻的啟發(fā)，瑞士的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一種微型機(jī)器人，僅10克重，能跳躍、行走、爬行，甚至像螞蟻一樣有群體合作能力！

就個(gè)體而言，螞蟻的力量不大，智慧也不是很高。然而，作為一個(gè)蟻群時(shí)，它們可以使用復(fù)雜的策略來(lái)完成復(fù)雜任務(wù)或躲避體型更大的捕食者。

除了復(fù)雜的社會(huì)行為，有一種叫做陷阱顎蟻的螞蟻還發(fā)展出了非凡的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，當(dāng)受到威脅時(shí)，它們可以利用下顎“逃跑”：

陷阱顎蟻?

遇到險(xiǎn)情的時(shí)候，陷阱顎蟻會(huì)合住下顎，猛的撞擊地面 “砰！”地起跳，其反作用力會(huì)讓它跳到 8厘米的高空，然后落在 40厘米之外。它們也可以用腿向前跳躍來(lái)越過(guò)障礙物。

受陷阱顎蟻的啟發(fā)，瑞士的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一種微型機(jī)器人，盡管在個(gè)體層面只有最低的物理智能，但卻能夠進(jìn)行溝通并集體行動(dòng)。

這個(gè)小機(jī)器人外表像一個(gè)會(huì)行走的電路板，體積很小，重量只有10克，但每個(gè)機(jī)器人都有多種運(yùn)動(dòng)模式，可以通過(guò)跳躍、行走、爬行等來(lái)移動(dòng)，甚至可以在群體中協(xié)調(diào)活動(dòng)。

該研究由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院可重構(gòu)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和大阪大學(xué)自適應(yīng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行，研究人員稱，他們的小機(jī)器人只用最小的組件和裝配步驟構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了5種不同的運(yùn)動(dòng)方式：垂直跳高、水平跳遠(yuǎn)、翻筋斗跳過(guò)障礙物、在崎嶇的地面行走，以及在平地上爬行。

相關(guān)論文發(fā)表在今天的最新一期Nature雜志。

三條腿的“螞蟻”機(jī)器人，多種運(yùn)動(dòng)技能

研究團(tuán)隊(duì)將小機(jī)器人命名為Tribot，原因從機(jī)器人的外形可以明顯看出——機(jī)器人有三條“腿”。

Tribot看起來(lái)像一個(gè)很小的電路板，不過(guò)電路板上添加了一些重要的附加功能。包括一個(gè)小型鋰聚合物電池，這意味著機(jī)器人本身就能提供運(yùn)動(dòng)和電路所需的能量。

Tribot非凡的運(yùn)動(dòng)性能來(lái)自一種形狀記憶合金——機(jī)器人的“肌肉”。這種合金在一種溫度下可以變形，但一旦溫度改變，它就會(huì)彈回原位。

靈活的關(guān)節(jié)和電池使這些“肌肉”能夠逐漸或突然地移動(dòng)三條腿中的任何一條，所有這些都是通過(guò)嵌入硬件的微型加熱器實(shí)現(xiàn)的。

機(jī)器人的另一個(gè)有趣的特點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)。電路板和電池最初是三角形的平面狀。要將這個(gè)形狀轉(zhuǎn)換成Tribot的三葉草一般的設(shè)計(jì)，只需折疊幾次即可。

電路板折疊而成

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Tribot走路的方式正如你想象的一樣，它的前腿和后腿向前移動(dòng)一次即走了一步。

但正是機(jī)器人的第三只腿使它能夠進(jìn)行一些非常不尋常的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)向前猛跳，Tribot可以向前翻筋斗；

再加上腿部的一些控制，Tribot可以向前跳躍，使機(jī)器人能夠越過(guò)四倍于其身體大小的障礙物。

保持上臂穩(wěn)定，以兩只腿為支點(diǎn)向上跳躍，Tribot可以跳到自身高度的2.5倍。

前文說(shuō)到，Tribot的靈感來(lái)自陷阱顎蟻，研究人員表示，Tribot運(yùn)動(dòng)所需的能量也很低，跟昆蟲(chóng)一樣節(jié)能。

角色合作：領(lǐng)導(dǎo)、探索者、工人

該機(jī)器人代表了一個(gè)重大的進(jìn)步，因?yàn)橹暗膰L試只是讓機(jī)器人為每種運(yùn)動(dòng)模式攜帶不同的硬件，從而構(gòu)建通過(guò)不同機(jī)制移動(dòng)的機(jī)器人。

但也許同樣令人驚訝的是，這個(gè)微小的電路包含了機(jī)器人合作完成任務(wù)所需的一切。

盡管機(jī)器人的結(jié)構(gòu)都相同，但每個(gè)機(jī)器人都可以被分配一個(gè)特定的角色。“探索者”(explorer)能探測(cè)到路上的物理障礙，比如物體、山谷和小山。在發(fā)現(xiàn)一個(gè)障礙物后，它們負(fù)責(zé)通知群體的其他成員。然后，“領(lǐng)導(dǎo)”(leader)給出指示。與此同時(shí)，“工人”（worker）集中力量移動(dòng)物體。

在一個(gè)例子中，研究人員設(shè)置了一個(gè)Tribot作為leader，并設(shè)置了第二個(gè)Tribot跟隨leader。leader檢測(cè)到一個(gè)缺口，并將其位置信號(hào)發(fā)送給跟在后面的Tribot。后面的Tribot無(wú)需注意地形，只是到達(dá)了它的leader指示的地點(diǎn)，立刻就啟動(dòng)“跳躍”技能，跳過(guò)了那個(gè)缺口。

“每個(gè)Tribot就像陷阱顎蟻一樣，可以有不同的角色。而且，當(dāng)面對(duì)一個(gè)新的任務(wù)或未知的環(huán)境，甚至當(dāng)其他成員迷路時(shí)，他們也可以立即扮演新的角色。這甚至比真正的螞蟻能做的更強(qiáng)。”研究人員說(shuō)。

在第二個(gè)“合作”的測(cè)試中，兩個(gè)Tribot要合作推動(dòng)一個(gè)較重的方塊，它們單獨(dú)是推不動(dòng)的。要推倒哪個(gè)位置，由第三個(gè)“監(jiān)工”Tribot指定?！氨O(jiān)工”Tribot向leader匯報(bào)進(jìn)展，leader即協(xié)調(diào)兩名worker去做這個(gè)任務(wù)。

最后，當(dāng)方塊切斷了leader和“監(jiān)工”之間的通信時(shí)，第5個(gè)Tribot擔(dān)當(dāng)了“通信中繼”的角色。

擔(dān)當(dāng)緊急救援的“螞蟻工程兵”

如果你問(wèn)需要多少Tribot才能擰一個(gè)燈泡，答案是“比你想象的要多”。

作者強(qiáng)調(diào)這個(gè)小機(jī)器人“應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的可能性，例如緊急搜索任務(wù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和探索?！?/p>

而且由于Tribot的多智能體通信能力，他們可以在不依賴GPS或視覺(jué)反饋的情況下，在一個(gè)大的地形上快速定位目標(biāo)。研究人員說(shuō)：“由于這些小機(jī)器人可以大量制造和部署，即使有一些傷亡，也不會(huì)影響任務(wù)的成功?！?/p>

研究人員也表示，這項(xiàng)工作是一個(gè)有趣的開(kāi)始，可以探索新的運(yùn)動(dòng)模式，以及定制機(jī)器人完成特定任務(wù)的可能性。