挖土小能手—仿生蚯蚓机器人来了！
- 来源：OFweek机器人网
- 2023/4/17 10:37:13
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人类的很多发明灵感都来源于自然界中的一些动物，如飞机的灵感来源于飞行动物，雷达的发明受到了蝙蝠的启发等等，而在机器人领域，一个不起眼的蚯蚓，引起了科学家们的关注，于是就有了蚯蚓形状的软体机器人。蚯蚓都是出色的穴居动物，可以轻松弯曲身体，穿过难以进入的空间，换句话说，蚯蚓式机器人可以到达许多目前还没有办法使用机器人到达的地方。
蚯蚓有一个特殊的器官，叫做前肠腺，位于它们的咽喉部位，蚯蚓在进食时，会把土壤或者有机物质吞入口中，然后通过咽喉送入前肠腺，前肠腺内有一些强有力的肌肉，可以将土壤和有机物质的混合物强行挤压和磨碎。这个过程会产生很大的压力，将土壤压实成圆形，同时将有机物质和养分分离出来。在这个过程中，蚯蚓的身体不断蠕动，帮助土壤松动并形成通道。蚯蚓的身体上还有很多细小的刺毛，可以在身体蠕动的同时与土壤产生摩擦力，进一步帮助挖掘通道。
想用机器人的方式复制出蚯蚓的行动能力并不是一件简单的事情，相关部件的研发是需要循序渐进的。最近，模仿蚯蚓刚毛的设计已经出现了，它会给蚯蚓机器人的蠕动带来帮助，此外，在它们的节段中复制流体也取得了进展，除流体本身填充和充当介质的作用外，还可以帮助机器人移动。
意大利理工学院 (IIT) 有一组专门研究软机器人小组，研究人员开发的机器人会在伸展和收缩长度时两侧凸出的机构，用于蚯蚓机器人的本体，能实现这样的效果原因是它使用正压和负压来产生向外并沿着机器人蠕虫的长度方向的力，这种设计意味着机器人将会更接近于蚯蚓肌肉的运动方式，以获得更好的机动能力。
据悉，目前研发的蚯蚓机器人的长度和重量与一个轻型哑铃差不多，它的体内充满了凝胶，使研究人员能够更好地模拟蚯蚓的径向运动。虽然它在平坦表面上的速度不如以前的一些设计快，但它能够在人造土壤中移动得更深。
美国圣母大学的电气工程师Yasemin Ozkan-Aydin根据对真实蚯蚓的观察，设计了四种蚯蚓机器人。在得知意大利理工学院的机械部件新创新后，她十分赞赏这样的设计，表示意大利理工学院小组的创新在机器人领域“非常重要”，因为他们的蚯蚓机器人的每个部分都具有向两个方向扩展的能力，这使得它能够创造一种蚯蚓式的运动，就像沿着它的身体移动的收缩和扩张波，能有利于机器人模仿蚯蚓进入到其他难以到达的地方。
而生物学家出身的机器人专家Barbara Mazzolai说，蚯蚓机器人就像她在实验室的其他项目一样，是一项很重要的仿生学研究，是动物给到的灵感启发，但也就这意味着开发原型需要对蚯蚓生物学有基本的了解，而不能仅仅是模仿它的形状。对于仿生蚯蚓机器人而言，需要有一个如蚯蚓身体一样柔软但坚固的结构，才能使蚯蚓机器人可以钻入更深的泥土，完成设计这个机器人的最终目的。
美国通用电气研究所曾推出过类似的仿生蚯蚓机器人，在美国国防高级研究计划局对战术隧道的解决方案发起邀约后，通用电气曾研发过类似的机器人，同样是源于对蚯蚓可以用一种很隐蔽的方式挖土的思考。虽然目前美国国防高级研究计划院已经结束了战术隧道挖掘的项目，但通用电气和美国国防部仍旧隧道挖掘和定位导航等技术领域用长期固定的合作。
仿生学一直给人类带来很多精彩的产品，仿生蚯蚓机器人作为仿生学和人工智能的结合产物，未来可以执行挖掘、维护、清洗等工作任务，能省去巨额的施工和维护成本，能深入到更多目前自动化机器所无法触及到的地方。未来，软体机器人和仿生机器人结合的市场空白，将会由更多类似的产品所弥补。
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