图片来源：佐治亚理工学院

美国佐治亚理工学院的研究人员在我们的长腿昆虫朋友蜈蚣的启发下开发了几种机器人。

蜈蚣以其摇摆不定的步态而闻名。它们有几十到几百条腿，可以不停地穿越任何地形。

工程师团队开发了一种新的多足运动理论并创建了多足机器人模型，发现具有冗余腿的机器人可以像理论预测的那样在不平坦的表面上移动而无需任何额外的传感或控制技术。这些机器人可以在复杂、崎岖不平的地形上移动——它们有可能用于农业、太空探索，甚至搜索和救援。

“当你看到一只奔跑的蜈蚣时，你基本上是在看到一种动物，它生活在一个与我们的运动世界截然不同的世界中，”物理学院邓恩家族教授丹尼尔戈德曼说。“我们的运动很大程度上受惯性支配。如果我摆动腿，我的脚就会着地，然后向前移动。但在蜈蚣的世界里，如果它们停止摆动身体部位和四肢，它们基本上会立即停止移动。”

物理学博士后研究员八喜冲说：“我们开始这个项目是为了看看如果机器人有更多的腿会发生什么：四条、六条、八条腿，甚至 16 条腿。”

该团队开发了一种理论，提出为机器人增加腿对可以提高其在具有挑战性的表面上稳健移动的能力——他们称之为空间冗余的概念。这种冗余使机器人的腿能够自行成功，而不需要传感器来解释环境。

如果一条腿步履蹒跚，那么多条腿也会步履蹒跚；无论如何，丰富的腿使它保持移动。实际上，机器人成为一个可靠的系统，可以在困难或“嘈杂”的环境中将自身甚至货物从 A 地运送到 B 地。这个概念类似于如果轨道或铁路足够光滑但无需设计环境来创造这种准时性，那么如何保证轮式运输的准时性。

“对于先进的双足机器人，通常需要许多传感器来实时控制它，” Chong 说。“但在搜索和救援、探索火星，甚至微型机器人等应用中，需要驱动具有有限感知能力的机器人。这种无传感器的举措有很多原因。传感器可能既昂贵又脆弱，或者环境变化如此之快以至于不允许足够的传感器-控制器响应时间。”

研究人员进行了一系列实验来测试这个机器人，他们在那里建造了地形来模拟不一致的自然环境。然后，他们通过每次将腿数增加两条来测试机器人，从六条开始，最终增加到 16 条。正如理论所预测的那样，即使没有传感器，随着腿数的增加，机器人也可以更灵活地穿越地形。最终，他们在户外真实地形上测试了机器人，它能够穿越各种环境。

“见证多足机器人在基于实验室的地形和室外环境中导航的熟练程度真是令人印象深刻，” 博士说。机器人专业的学生。“虽然双足和四足机器人严重依赖传感器穿越复杂的地形，但我们的多足机器人利用腿冗余，可以通过开环控制完成类似的任务。”

研究人员现在想要改进机器人并确定最佳腿数，以在不进行传感的情况下以一种经济高效但仍保留优势的方式实现运动。