向蟑螂學習 中美科學家軟體機器人研究取得突破

令人討厭的蟑螂，卻成為科研人員靈感的來源。一個由清華大學、美國加州大學伯克利分校、北京航空航天大學的科研人員組成的研究團隊8日發佈消息稱，他們通過模倣蟑螂研製出的一種新型軟體機器人，在運動速度和抗壓性方面取得了突破。這項研究成果近日發表于《科學》雜誌下屬的機器人專業期刊《科學·機器人學》。

由於用金屬、塑膠等剛性材料製成的機器人結構脆弱，容易受到擠壓破壞，科研人員把目光投向了柔性材料。然而，單純用柔性材料製造的機器人運動速度緩慢，如何同時具備快速靈活的運動能力和較強的抗擠壓能力一直是軟體機器人領域的一個難題。

行動迅速、抗擠壓能力強的蟑螂給了科研人員靈感。論文通訊作者、清華大學深圳國際研究生院副教授張旻告訴記者，他們把一塊柔性壓電材料和一塊聚合物骨架結合起來，設計了一個類似蟑螂的機器昆蟲，再為它配備一條具有特殊力學結構的“腿”，根據它的運動步態調整結構設計，最終實現了速度和抗壓性的突破。

實驗顯示，這個長度為1釐米、重量約20毫克的“蟑螂”最高運動速度可達每秒20個自身身長，還具有爬坡的能力。在承受100克重物擠壓後，它的運動能力保持不變，即使在承受約60公斤的成人踩踏後，仍然具備一定程度的運動能力。

“這項研究關鍵的創新就是它的結構設計和驅動原理，尤其是‘腿’的設計讓‘蟑螂’實現快速移動，開闢了全新的軟體機器人設計思路。”張旻説。

這樣的軟體機器人有望廣泛應用於災害救援、管道檢測、環境監測、臨床醫療等領域，不過張旻坦言，目前大多數軟體機器人的性能距離真正的應用還有相當長的距離，下一步，他們將繼續優化軟體機器人的結構設計，重點解決軟體機器人驅動力、負載能力、避障能力不足等問題，增加彈跳、爬壁等功能。

“事實上，一些科研人員已經不滿足於做軟體機器人，而是考慮在剛性的結構上加上柔性材料，製成軟硬結合的機器人。”他説。（新華社深圳8月8日電（記者陳宇軒、孫琪）