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蛇机器人学会转向跟随真正的侧翼者

开发蛇形机器人的卡内基梅隆大学的研究人员已经从真正的响尾蛇响尾蛇那里学到了一些关于如何利用其起伏的模块化设备进行快速甚至急转弯的技巧。

他们与佐治亚理工学院和亚特兰大动物园的同事们一起分析了侧风的动作并测试了他们对CMU蛇机器人的观察。他们展示了响尾蛇的复杂运动如何用两个波浪运动 - 垂直和水平体波 - 来描述,以及如何改变波浪的相位和幅度使蛇能够实现卓越的机动性。

CMU机器人研究所教授Howie Choset说:“我们多年来一直在编写蛇机器人,并且已经弄清楚如何让这些机器人在瓦砾中穿过或穿过管道。” “然而,通过向真实的侧翼人员学习,我们可以更有效地进行这些操作并简化用户控制。这使得我们的模块化机器人作为城市搜索和救援任务,发电厂检查甚至考古勘探的工具更有价值。”

他们的研究结果将于本周发表在“ 美国国家科学院院刊”早期版上。

这项工作是CMU机器人学教授Howie Choset,佐治亚理工学院物理学副教授Daniel Goldman和亚特兰大动物园研究主任Joseph Mendelson III的合作的延续。2014年10月10日发表在“ 科学 ”杂志上的早期研究分析了侧风能够快速攀爬沙坡的能力。它表明,尽管蛇有数百个身体元素和数千个肌肉,但侧向运动可以简单地建模为垂直和水平体波的组合。

手中的模型和测量活蛇运动的方法,由高盛集团的博士后研究员亨利阿斯特利领导的团队能够观察到侧翼人员在保持水平波的同时通过改变水平波来逐渐改变方向。垂直波常数。他们还发现,在垂直波中进行大的相移使得蛇能够在相反方向上急转弯。

将这些控制应用于机器人允许机器人复制蛇的转弯,同时还简化了控制。

“通过寻找自然界的见解,我们能够显着改善机器人的控制和机动性,”阿斯特利说,“同时使用机器人作为工具来测试生物侧翼的理论控制机制。”

本研究中使用的模块化蛇形机器人专门设计用于使水平和垂直波穿过其身体在三维空间中移动。机器人直径2英寸,长37英寸; 它的主体由16个关节组成,每个关节垂直于前一个关节排列。这允许它采取多种配置并使用各种步态移动 - 有些类似于生物蛇的步态。

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