蛇怪蜥蜴?科學家研發能在水面「奔跑」的兩棲機器人

2020-12-03 中國機器人網

  近日,以色列本·古裡安大學的生物啟發和醫療

機器人

實驗室主任David Zarrouk博士和研究生Avi Cohen在IROS(

智慧機器人

和系統國際會議)上展示了一種新型高速兩棲機器人,可以在水面上高速遊泳和奔跑,還可以在地面上爬行。 

  這款機器人叫AmphiSTAR,是該校STAR機器人家族的最新成員。據AmphiSTAR介紹稱,該機器人是以蛇怪蜥蜴為靈感研發出來的。

 

  蛇怪蜥蜴——會水上漂的蜥蜴

  蛇怪蜥蜴又稱為耶穌蜥蜴,它們的棲息地大多在熱帶雨林的河流邊,以小昆蟲為主食,生活在河流邊的蜥蜴會遊泳不出奇,但能在水面快速奔跑行走,就引起了人們的注意。

 

  蛇怪蜥蜴能夠水面奔跑是它的身形結構決定的,蛇怪蜥蜴的腳趾細長,腳底下還覆蓋有鱗片,當這些鱗片和水面發生接觸時,有利於產生氣泡,不會打破水面張力的平衡,而AmphiSTAR機器人則是通過在底部配備了4個螺旋槳和一對浮力罐達到這種效果。

 

  AmphiSTAR機器人的誕生

 

  最初的FSTAR(飛展調整型自主機器人)具有可調節角度的展臂,一側帶有輪子,另一側帶有螺旋槳。這種設置使它可以像汽車一樣沿著地面滾動,或者像四翼飛機一樣飛行。
 

  隨後的RSTAR(上升式無軌調整機器人)一側保留了圓形輪,但將螺旋槳換成了另一側的無輻輪。它使用圓輪在平坦的地形上移動,但隨後又把自己翻轉過來,使用輻條輪子在粗糙不平的地面上行駛。

 

  「巴掌大小」的AmphiSTAR保留了支腿式的可展開臂,配備了4個螺旋槳--每個臂的底部都有兩個,其軸線可以利用爬行機構進行傾斜。當在草地或碎石等表面移動時,臂的角度使螺旋槳葉片的功能就像RSTAR的無邊輻輪一樣,挖掘並拉動機器人前進。這種配置使它能以每秒3.6米的最高速度爬行。
 

  到達水體後,螺旋槳就是機器人在水面上滑行的槳,最高以1.5米/秒的速度「在水面上奔跑」。 兩個浮力罐使其能夠在水上盤旋時高速漂浮並平穩過渡到低速遊泳,反之亦然。

 

  「我們設想AmphiSTAR可以用於農業、搜救和挖掘

應用

,在這些應用中既需要爬行又需要遊泳,」該大學生物啟發和醫療機器人實驗室主任David Zarrouk博士說。

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    生活在南美洲熱帶雨林中的蛇怪蜥蜴就有這種「特異功能」,它們可以在水面上疾步如飛,無論是平靜的湖面,還是流動的小溪,這個小東西都能如履平地,只能讓人自嘆弗如。它們因為有眼瞼和耳朵,所以能與蛇區分。       蛇怪蜥蜴身體細長,後肢粗壯發達,而且腳掌底部具有可張開或收攏的膜。當它在水面上奔跑時,這些膜就會張開,使腳掌與水面的接觸面積大增。當然,秘密遠不止於此。科學家們通過細緻的觀察,發現蛇怪蜥蜴在水面上奔跑時,完整的後肢運動過程包括拍擊、扑打、還原三個連續動作。
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