向蟑螂學(xué)習(xí) 中美科學(xué)家軟體機(jī)器人研究取得突破

令人討厭的蟑螂，卻成為科研人員靈感的來源。一個(gè)由清華大學(xué)、美國加州大學(xué)伯克利分校、北京航空航天大學(xué)的科研人員組成的研究團(tuán)隊(duì)8日發(fā)布消息稱，他們通過模仿蟑螂研制出的一種新型軟體機(jī)器人，在運(yùn)動(dòng)速度和抗壓性方面取得了突破。這項(xiàng)研究成果近日發(fā)表于《科學(xué)》雜志下屬的機(jī)器人專業(yè)期刊《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》。

由于用金屬、塑料等剛性材料制成的機(jī)器人結(jié)構(gòu)脆弱，容易受到擠壓破壞，科研人員把目光投向了柔性材料。然而，單純用柔性材料制造的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度緩慢，如何同時(shí)具備快速靈活的運(yùn)動(dòng)能力和較強(qiáng)的抗擠壓能力一直是軟體機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)難題。

行動(dòng)迅速、抗擠壓能力強(qiáng)的蟑螂給了科研人員靈感。論文通訊作者、清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授張旻告訴記者，他們把一塊柔性壓電材料和一塊聚合物骨架結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了一個(gè)類似蟑螂的機(jī)器昆蟲，再為它配備一條具有特殊力學(xué)結(jié)構(gòu)的“腿”，根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)步態(tài)調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)了速度和抗壓性的突破。

實(shí)驗(yàn)顯示，這個(gè)長(zhǎng)度為1厘米、重量約20毫克的“蟑螂”最高運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)每秒20個(gè)自身身長(zhǎng)，還具有爬坡的能力。在承受100克重物擠壓后，它的運(yùn)動(dòng)能力保持不變，即使在承受約60公斤的成人踩踏后，仍然具備一定程度的運(yùn)動(dòng)能力。

“這項(xiàng)研究關(guān)鍵的創(chuàng)新就是它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)原理，尤其是‘腿’的設(shè)計(jì)讓‘蟑螂’實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，開辟了全新的軟體機(jī)器人設(shè)計(jì)思路。”張旻說。

這樣的軟體機(jī)器人有望廣泛應(yīng)用于災(zāi)害救援、管道檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床醫(yī)療等領(lǐng)域，不過張旻坦言，目前大多數(shù)軟體機(jī)器人的性能距離真正的應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離，下一步，他們將繼續(xù)優(yōu)化軟體機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)解決軟體機(jī)器人驅(qū)動(dòng)力、負(fù)載能力、避障能力不足等問題，增加彈跳、爬壁等功能。

“事實(shí)上，一些科研人員已經(jīng)不滿足于做軟體機(jī)器人，而是考慮在剛性的結(jié)構(gòu)上加上柔性材料，制成軟硬結(jié)合的機(jī)器人。”他說。（新華社深圳8月8日電（記者陳宇軒、孫琪）