科罗拉多州立大学做出像象鼻的机器人:能弯、能抓,还能用两端爪子互相接头组队

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现在大多数机器人还是由硬邦邦的杆件和关节组成,形状不容易改。科罗拉多州立大学11月11日介绍,赵建国副教授团队做了一类像象鼻一样的柔性机器人:硬杆由绷紧的缆绳拉住,而不是死死锁在一起,因而能弯曲、收缩、改形状;管状身体的两端各有一只爪子,既可抓东西,也可和其他机器人对接。相关研究发表于《自然·机器智能》。这些机器目前仍需人来操控,团队已演示两台机器人能自己找到对方并连接。

先说背景:为什么很多机器人一到复杂环境就别扭?

工厂里的机械臂通常由刚性块和固定关节组成,力气大、动作准,但形状基本改不了。到了废墟、狭窄缝隙,或者太空里形状不规则的物体旁边,这种“身子已经定好”的结构就会显得笨拙。软体机器人和连续型“象鼻臂”因此一直是热门方向,难题是:既要柔,又要能用力,还最好能互相组合成更大的系统。

他们做了什么样的机器

11月11日,科罗拉多州立大学介绍了赵建国副教授团队在《自然·机器智能》上发表的工作。这些机器人采用一种叫“张拉整体”(tensegrity)的结构:硬杆不是刚性锁死,而是被一组绷紧的缆绳拉在位置上,有点像被绳网固定住的骨架。这样一来,它就可以弯曲、收缩,并按需要改变形状。它们没有传统关节,管状身体的两端却各有一只爪子,既可抓取物体,也可以接到同伴身上组队。

赵建国说,常见机器人的身体结构是固定的,而他们的方法让这些柔性系统能随环境、随任务需要收缩、伸展或抓取。每个机器人也像一块积木:可以单独工作,也可以连成更大、更能干的形状。两端用爪子对接,是为了避免有时会失效的磁铁连接。他说,它们可以弯过来用身体举起不同大小的物体,也可以像蛇一样穿过难走的地形;爪子还能减少对接时的错位,从而更容易组成不同大小的环、链条和分支。

共同第一作者、博士生Mahmud Hasan Saikot说,团队换过多种方案,其中一个难点是找到既够小、又够有力、还能长时间可靠工作的电机。他们还把机器人带到场地里,看它如何越过不平的地面。

现在还不能自己去救灾

赵建国把它们描述为“通才”,希望有朝一日能用于搜救、协助制造,甚至参与太空探索。这些都是目标,不是已经部署的任务。Saikot明确说,目前这些系统还需要由人来操控;不过他们已经演示,两台机器人可以自己找到对方并连接。下一步是提高速度,并增强它们在较少人工监督下一起工作的能力。他设想未来可能有几十甚至上百台主要自主运行的机器人,用爪子连在一起抵达某个地点,再按任务展开。

对普通人意味着什么

如果这类“既能当手臂、又能当积木”的机器人后来真能更自主、也更快,救灾人员也许可以先派一组能钻缝、能组合成桥或抓手的机器进去探路;工厂里也可能出现更灵活的辅助臂。那一步还早。眼下能确认的是:实验室里已经有可以弯曲、抓取、并用爪子互相对接的象鼻式机器人,其中两台还能自己找到对方接上。从人遥控的样机,到成群结队自己干活,中间还有清楚的距离。

原文发布时间:科罗拉多州立大学工学院,2026年11月11日 23:00:06(北京时间)

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