“这是帕特里克看看这款以脆星为灵感的水下爬行机器人吧”

卡内基梅隆大学( carnegie mellon university )的研究人员最近创建了帕特里克( patrick )。 这是不受束缚的软件机器人，是人工复制海蛇尾巴的结构和行为。 海蛇尾是海洋无脊椎动物，与海星有密切的关系。 这种独特的仿生机器人是arxiv，发表了一篇利用由形状记忆合金( sma )线驱动的五条腿在水中爬行的论文。

进行这项研究的研究人员之一扎克·帕特森告诉techxplore :“这项事业是我们实验室以前从事的自然扩张，用肌肉丝代替电动机制造无系绳的软件机器人。” “我对帕特里克的灵感来自海蛇的尾巴。 是海星的亲戚，很敏捷。 ”。

帕特森和同事开发了能够执行简单的水下任务的软件机器人，但可以提高对目前海蛇尾巴及其水下行走行为的理解。 为了最有效地再现海蛇尾巴在水中行走的能力，研究人员认为不应该将机器人连接到外部硬件上。 这是因为可以更自由地移动。

他们开发的机器人patrick有5个由sma线圈供电的四肢。 sma是一种具有多种优异性能的金属，包括室温下的高柔软性和加热时的独特之处。 实际上，一旦施加电流，sma金属就会迅速升温，恢复到过去的形状。

帕特森说:“我们采用这些可变形的线圈作为‘肌肉’，将机器人的腿向所期望的方向弯曲。” “这个机器人主要由硅树脂制成，非常柔软和防水。 为了控制帕特里克的动作，开发了一些特定的形状变化模式、移动机器人整体四肢之间协调的基本动作。 ”。

除了高度的灵活性之外，patterson和同事们还希望机器人能够感知周围的环境，自主选择移动方向。 为了实现这个目标，他们开发了使机器人能够在水中与设备进行无线通信的框架。 这为patrick提供了附加功能，使其不仅可以识别环境，还可以执行计算，而不仅仅是组成主体的相对便宜的硬件组件。

patterson和同事们开发的软件机器人的另一个感兴趣的特征是，由于腿由可以用不同方法排序的sma“肌肉”构成，所以可以在水中执行各种可能的动作。 这在移动软件机器人中很少见，一般只能做简单的动作和移动方法。

帕特森先生说:“我们说明了这样的机器人可以实时实现预期的目标。 这在不受束缚的软件机器人中还处于领先地位。” “此外，我们还发现，即使周围环境和机器人自身行为存在较大不确定性，软件机器人也可以自行实现移动目标，而不受任何外部硬件的约束。 ”实际上，由于温度、材料变形、摩擦等因素之间的许多复杂的相互作用，无法明确机器人是如何响应所给出的指令的。 ”

帕特里克在水中自主移动的能力是灵活复杂结构的直接结果。 虽然其中许多复杂的设计也难以预测其行为，但最终不需要昂贵、高性能的控制算法，机器人通过变形、变形就能够对环境中的干扰自动做出反应。

将来，这个研究小组开发的以脆星为灵感的机器人，可能会有很多有用的应用。 例如，可以用于进行地质勘探，实现微创生态和生物采样。 另外，patterson和他的同事希望patrick也能帮助研究脆性恒星运动背后的机制。

帕特森说:“在接下来的研究中，我们将实验越来越多的控制和规划算法，开发控制的机器学习方法，并在结构中安装传感器，帮助机器人解决更广泛的有用任务。” “正如最初的目标所述，我们计划采用帕特里克，更好地理解软骨星的移动和水中步行。 ”。