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人類的很多發(fā)明靈感都來(lái)源于自然界中的一些動(dòng)物，如飛機(jī)的靈感來(lái)源于飛行動(dòng)物，雷達(dá)的發(fā)明受到了蝙蝠的啟發(fā)等等，而在機(jī)器人領(lǐng)域，一個(gè)不起眼的蚯蚓，引起了科學(xué)家們的關(guān)注，于是就有了蚯蚓形狀的軟體機(jī)器人。蚯蚓都是出色的穴居動(dòng)物，可以輕松彎曲身體，穿過(guò)難以進(jìn)入的空間，換句話說(shuō)，蚯蚓式機(jī)器人可以到達(dá)許多目前還沒(méi)有辦法使用機(jī)器人到達(dá)的地方。
蚯蚓有一個(gè)特殊的器官，叫做前腸腺，位于它們的咽喉部位，蚯蚓在進(jìn)食時(shí)，會(huì)把土壤或者有機(jī)物質(zhì)吞入口中，然后通過(guò)咽喉送入前腸腺，前腸腺內(nèi)有一些強(qiáng)有力的肌肉，可以將土壤和有機(jī)物質(zhì)的混合物強(qiáng)行擠壓和磨碎。這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，將土壤壓實(shí)成圓形，同時(shí)將有機(jī)物質(zhì)和養(yǎng)分分離出來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，蚯蚓的身體不斷蠕動(dòng)，幫助土壤松動(dòng)并形成通道。蚯蚓的身體上還有很多細(xì)小的刺毛，可以在身體蠕動(dòng)的同時(shí)與土壤產(chǎn)生摩擦力，進(jìn)一步幫助挖掘通道。
想用機(jī)器人的方式復(fù)制出蚯蚓的行動(dòng)能力并不是一件簡(jiǎn)單的事情，相關(guān)部件的研發(fā)是需要循序漸進(jìn)的。最近，模仿蚯蚓剛毛的設(shè)計(jì)已經(jīng)出現(xiàn)了，它會(huì)給蚯蚓機(jī)器人的蠕動(dòng)帶來(lái)幫助，此外，在它們的節(jié)段中復(fù)制流體也取得了進(jìn)展，除流體本身填充和充當(dāng)介質(zhì)的作用外，還可以幫助機(jī)器人移動(dòng)。
意大利理工學(xué)院 (IIT) 有一組專門研究軟機(jī)器人小組，研究人員開發(fā)的機(jī)器人會(huì)在伸展和收縮長(zhǎng)度時(shí)兩側(cè)凸出的機(jī)構(gòu)，用于蚯蚓機(jī)器人的本體，能實(shí)現(xiàn)這樣的效果原因是它使用正壓和負(fù)壓來(lái)產(chǎn)生向外并沿著機(jī)器人蠕蟲的長(zhǎng)度方向的力，這種設(shè)計(jì)意味著機(jī)器人將會(huì)更接近于蚯蚓肌肉的運(yùn)動(dòng)方式，以獲得更好的機(jī)動(dòng)能力。
據(jù)悉，目前研發(fā)的蚯蚓機(jī)器人的長(zhǎng)度和重量與一個(gè)輕型啞鈴差不多，它的體內(nèi)充滿了凝膠，使研究人員能夠更好地模擬蚯蚓的徑向運(yùn)動(dòng)。雖然它在平坦表面上的速度不如以前的一些設(shè)計(jì)快，但它能夠在人造土壤中移動(dòng)得更深。
美國(guó)圣母大學(xué)的電氣工程師Yasemin Ozkan-Aydin根據(jù)對(duì)真實(shí)蚯蚓的觀察，設(shè)計(jì)了四種蚯蚓機(jī)器人。在得知意大利理工學(xué)院的機(jī)械部件新創(chuàng)新后，她十分贊賞這樣的設(shè)計(jì)，表示意大利理工學(xué)院小組的創(chuàng)新在機(jī)器人領(lǐng)域“非常重要”，因?yàn)樗麄兊尿球緳C(jī)器人的每個(gè)部分都具有向兩個(gè)方向擴(kuò)展的能力，這使得它能夠創(chuàng)造一種蚯蚓式的運(yùn)動(dòng)，就像沿著它的身體移動(dòng)的收縮和擴(kuò)張波，能有利于機(jī)器人模仿蚯蚓進(jìn)入到其他難以到達(dá)的地方。
而生物學(xué)家出身的機(jī)器人專家Barbara Mazzolai說(shuō)，蚯蚓機(jī)器人就像她在實(shí)驗(yàn)室的其他項(xiàng)目一樣，是一項(xiàng)很重要的仿生學(xué)研究，是動(dòng)物給到的靈感啟發(fā)，但也就這意味著開發(fā)原型需要對(duì)蚯蚓生物學(xué)有基本的了解，而不能僅僅是模仿它的形狀。對(duì)于仿生蚯蚓機(jī)器人而言，需要有一個(gè)如蚯蚓身體一樣柔軟但堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，才能使蚯蚓機(jī)器人可以鉆入更深的泥土，完成設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)器人的最終目的。
美國(guó)通用電氣研究所曾推出過(guò)類似的仿生蚯蚓機(jī)器人，在美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局對(duì)戰(zhàn)術(shù)隧道的解決方案發(fā)起邀約后，通用電氣曾研發(fā)過(guò)類似的機(jī)器人，同樣是源于對(duì)蚯蚓可以用一種很隱蔽的方式挖土的思考。雖然目前美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃院已經(jīng)結(jié)束了戰(zhàn)術(shù)隧道挖掘的項(xiàng)目，但通用電氣和美國(guó)國(guó)防部仍舊隧道挖掘和定位導(dǎo)航等技術(shù)領(lǐng)域用長(zhǎng)期固定的合作。
仿生學(xué)一直給人類帶來(lái)很多精彩的產(chǎn)品，仿生蚯蚓機(jī)器人作為仿生學(xué)和人工智能的結(jié)合產(chǎn)物，未來(lái)可以執(zhí)行挖掘、維護(hù)、清洗等工作任務(wù)，能省去巨額的施工和維護(hù)成本，能深入到更多目前自動(dòng)化機(jī)器所無(wú)法觸及到的地方。未來(lái)，軟體機(jī)器人和仿生機(jī)器人結(jié)合的市場(chǎng)空白，將會(huì)由更多類似的產(chǎn)品所彌補(bǔ)。
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