灵活的章鱼机器人能适应周遭环境

Scientists inspired by the octopus's nervous system have developed a robot that can decide how to move or grip objects by sensing its environment.

布里斯托大学科学与工程学院的团队设计了一款简单而智能的机器人,它利用空气或水的流体流动来协调吸附与运动,就如同章鱼运用数百个吸盘和多个触腕的方式一样。

今日发表于《科学·机器人学》(Science Robotics)期刊的研究表明,软体机器人不仅能利用吸力吸附物体,更能借此感知环境并控制自身行为——就像章鱼一样。单一吸附系统使该机器人能够抓取精细物品、感知其接触的是空气、水体还是粗糙表面,甚至可预测物体对其施加的拉力强度——所有这些操作均可同步完成,无需中央计算机参与。

主要作者田野解释道:"去年我们研发了人工吸盘,通过柔性材料和水密封技术模拟章鱼吸附岩石的原理。

"当前研究将此项工作从'使用类章鱼吸盘连接物体'推进到运用'具身吸力智能'阶段——在软体机器人系统中复现章鱼神经肌肉结构的关键特征。"

该吸力智能通过两个层面实现:通过将吸力流与局部流体回路耦合,软体机器人可实现类章鱼的低阶具身智能,包括轻柔抓握精细物品、自适应卷曲及包裹未知几何形状物体。通过解码吸盘的压力响应,机器人可实现高阶感知功能,涵盖接触检测、环境分类、表面粗糙度判定以及交互拉力预测。

这种简单低成本的吸力智能有望催生新一代更安全、更智能、更高能效的软体机器人。潜在应用包括农业领域的轻柔采摘水果、工厂中处理易碎品、医疗器械在人体内的锚定固定,或开发能与人类安全交互的软体玩具及可穿戴工具。

该团队目前正致力于将系统微型化并增强其鲁棒性以适应实际应用场景。同时计划结合智能材料与人工智能技术,提升其在复杂环境中的适应性与决策能力。

"令人惊叹的是,一个内部不含电子元件的简单吸盘竟能感知、思考并行动——如同章鱼触腕般,"田野总结道,"这将推动机器人向更自然、更柔软、更符合直觉的方向发展。"