白交 發自 凹非寺量子位 | 公眾號 QbitAI
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造了這樣一個機器人，並登上了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於水龜和陸龜，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，下水後其腿就會變成鰭狀肢，順滑的遊行~
Nature首席物理科學編輯將這種形態變化形容為：按需進化。
有一説一，有點羨慕。
如何做到的？以往主流機器人的設計策略，傾向於不可改變的結構和行為，導致系統無法適應不同的環境。
因此，為了實現特定的多環境運動，能夠穿越陸地、水生和中間的過渡區，研究人員給出的設計策略是自適應性形態變化。
簡言之，就是機器人的形態和行為都是通過統一的結構和驅動系統來實現的。
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，它融合了傳統的剛性部件和軟性材料，從根本上增強了其四肢的形狀，併為多環境下的運動改變其步態。整個身體包括四個子系統：底盤、外殼、肩關節和變形肢體。
其中底盤就不必説了，負責容納電子器件。外殼提供保護作用的同時，還可用於浮力調整。
而真正完成一系列步態變化的功臣要屬肩關節和變形肢體。肩關節運動機制有三個自動度，變性肢體則有兩部分組成，頂部的氣動執行器以及底部可隨温度改變的剛度材料。
當嵌入的加熱器加熱使其材料軟化並給肢體充氣，此時肢體的橫截面積和硬度都會發生變化。這樣一來，它的四肢既可以有適應陸地行走的圓柱形形狀，又有利於游泳的平鰭形狀。
還跟動物做了比較隨後科學家們分別在水下和陸地（以瓷片、混凝土和花崗岩為代表的環境）實施了最為穩固運行的兩種步態。
除此之外，還為機器人設計了一條從陸生到水生的過渡路線。結果發現，還沒有在淺水區完全淹沒，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，針對單個環境，ART的表現跟最先進的單模態——水生或陸生的機器人相近，甚至某些情況還超過了後者，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系統監測、潛水員支持和海洋養殖。
而在學研的領域，機器人還可以幫助研究人員研究複雜衝浪區以及其他環境過渡區的運動物理學。
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— 完 —
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