有沒有想過像個美人魚一樣，跳入水中你的腿瞬間變成腳蹼？
現在，耶魯大學的研究人員就真真創(chuàng)造了這樣一個機器人，并登上了 Nature 封面“Turtle eclipsed”（烏龜黯然失色）。
嗯，從外觀上可以看出來，科學家們的靈感來自于水龜和陸龜，現在將他們合二為一 ——
地面上機器人四肢像陸龜一樣正常行走，下水后其腿就會變成鰭狀肢，順滑的游行~
Nature 首席物理科學編輯將這種形態(tài)變化形容為：按需進化。
有一說一，有點羨慕。
如何做到的？
以往主流機器人的設計策略，傾向于不可改變的結構和行為，導致系統(tǒng)無法適應不同的環(huán)境。
因此，為了實現特定的多環(huán)境運動，能夠穿越陸地、水生和中間的過渡區(qū)，研究人員給出的設計策略是自適應性形態(tài)變化。
簡言之，就是機器人的形態(tài)和行為都是通過統(tǒng)一的結構和驅動系統(tǒng)來實現的。
這也是本次機器人與其他兩棲機器人最大不同的地方，其他機器人往往會添加多個推進機制，在每個環(huán)境中使用不同的推進機制，從而導致能源效率低下。
具體實現上，它融合了傳統(tǒng)的剛性部件和軟性材料，從根本上增強了其四肢的形狀，并為多環(huán)境下的運動改變其步態(tài)。整個身體包括四個子系統(tǒng)：底盤、外殼、肩關節(jié)和變形肢體。
其中底盤就不必說了，負責容納電子器件。外殼提供保護作用的同時，還可用于浮力調整。
而真正完成一系列步態(tài)變化的功臣要屬肩關節(jié)和變形肢體。肩關節(jié)運動機制有三個自動度，變性肢體則有兩部分組成，頂部的氣動執(zhí)行器以及底部可隨溫度改變的剛度材料。
當嵌入的加熱器加熱使其材料軟化并給肢體充氣，此時肢體的橫截面積和硬度都會發(fā)生變化。這樣一來，它的四肢既可以有適應陸地行走的圓柱形形狀，又有利于游泳的平鰭形狀。
還跟動物做了比較
隨后科學家們分別在水下和陸地（以瓷片、混凝土和花崗巖為代表的環(huán)境）實施了最為穩(wěn)固運行的兩種步態(tài)。
除此之外，科學家還設計了一條從陸生到水生的過渡路線。結果發(fā)現，還沒有在淺水區(qū)完全淹沒，它就已經在游泳了。
除此之外，科學家還與其他陸生水生動物和機器人做了比較，針對單個環(huán)境，ART 的表現跟最先進的單模態(tài) —— 水生或陸生的機器人相近，甚至某些情況還超過了后者，以及還超過了一些動物。（狗頭）
科學家們表示，這個機器人潛在的應用有很多，比如沿海岸線的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、潛水員支持和海洋養(yǎng)殖。
而在學研的領域，機器人還可以幫助研究人員研究復雜沖浪區(qū)以及其他環(huán)境過渡區(qū)的運動物理學。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05188-w#Sec24
參考鏈接：
https://news.yale.edu/2022/10/12/morphing-limbs-robot-travels-land-and-water
本文來自微信公眾號：量子位 （ID：QbitAI），作者：白交
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