未來可能利用加州大學研發的海龜啟發機器人進行太空探索

地下穿梭自如的機器人是什麼樣子的？

不好意思放錯了，其實是這樣。

外表看起來既不光滑，也不柔軟，但據說它卻是第一個能在十幾厘米的沙子下面「游泳」的機器。

兩隻手臂倒騰的挺快。

當然，「遊沙」並不光是為了秀一波技能，這個機器人可以透過WiFi進行控制，從而用於環境監控、穀倉檢查和災害應對這些領域。

這是加州大學聖地牙哥分校的機器人專家團隊進行多項實驗後所得到的成果，也為地下機器人的研究開啟了一個新思路。

▍如何在沙子下面「游泳」？

所以，這個既不柔軟、也不光滑的機器人究竟如何在地下游泳呢？

要知道，在沙裡游泳可比在地面或水中的阻力大太多了，而且在過程中非常容易損壞。這就是機器人一直無法征服底下環境的主要原因之一。

為此，研究人員開始在自然界的生物中尋找靈感。

首先被想到的就是小海龜，當小海龜從埋在地下的蛋中孵化出來時，它們會用強有力的足部當做槳在沙地裡爬行。

有了靈感來源，機器人的兩隻手臂也模仿了小海龜的超大鰭狀肢。

當機器人在沙子下移動時，它會將兩隻手臂向前拉，緊貼身體，然後再向兩側拉回伸出，就像游泳選手一樣

不過研究人員很快就發現，當機器人不斷的翻轉手臂向前移動時，由於沙子的阻力，機器人也會自然的向上移動，限制了它的用途。

因此，他們靈活地改變了「海龜」的頭部設計，將其設計為楔形頭部，以減少阻力

還配備了一組"箔狀表面"，安裝在機器人的鼻子兩側，這個裝置的作用就像潛艇的下潛平面，將機器人向下推，以抵消其向上的軌跡。

除了保持向前的水平移動外，機器人還能在沙子里左右轉動，它可以透過 Wi-Fi 進行遠端控制，透過獨立改變其附屬裝置的推力來實現左轉或右轉。雖然它的腳踏板目前是固定角度的，但將來可以調整角度，讓機器人可以根據需要上下移動。

▍遇到障礙物該怎麼辦？

移動的問題解決了，但如果遇到了障礙物該怎麼辦呢？

其實，機器人的兩隻手臂除了游泳外，還有探測障礙物的功能，透過移動中感知周圍流沙不斷增加的阻力來做到這一點。當感知到障礙物時，它會採取相應的措施來避免碰撞或繞過障礙物。

不過目前只能偵測到機器人兩側及上方的障礙物，至於正前方和下方，研發人員仍在持續改進中。未來版本的「小海龜」可能會具備更強大的障礙物感知和避障能力。

目前，「小海龜」機器人能夠在12.7 公分的深度下，以每小時約 4 公尺的速度在沙地上水平移動。不過它的速度很慢，跟蠕蟲、蛤等其他地下動物的移動速度差不多。

雖然速度相對較慢，但這種速度對於某些任務可能是足夠的，特別是在需要小心移動以避免損壞周圍環境或感測器設備的情況下。

開發這樣的機器人面臨許多技術挑戰，包括機械設計、感測器技術、控制系統和軟體開發。隨著技術的不斷進步，機器人在各種複雜環境中執行任務的可能性將不斷增加

▍進一步提升速度，未來可能應用於太空

#目前來說，人們還不夠了解帶四肢的機器人該如何在地下移動，而像這樣的小型機器人，不僅為地下機器人的設計打開了新思路，能夠應用的場景也有很多，比如土壤採樣、地下探勘、搜救工作等

這項研究發表在《Advanced Intelligent Systems》（先進智慧系統）中，標題為「Toward Robotic Sensing and Swimming in Granular Environments using Underactuated Appendages」（使用欠驅動附件實現顆粒環境中的機器人感測和游泳）。

這個機器人已經在實驗室裡的一個裝滿沙子的水箱和加州拉霍亞海岸海灘的沙子中進行了測試。未來，研究人員將進一步優化它在沙中游泳的速度，並增加身體的角度，使其能夠實現前後、左右、上下全方位的地下運動

在未來，機器人的應用可能會為太空探索開闢新的途徑。這是因為機器人不僅可以在太空中執行各種任務，還可以將自己固定在介質中，這在太空低重力環境中非常有意義。因此，機器人在太空應用上具有巨大的潛力

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