撰文|小魔

隨著計算機、感測器、人工智慧、仿生學等多個學科領域的高速發展，越來越多的智慧科技公司也開發出了千奇百怪的移動機器人。

波士頓動力SpotMini

AgilityRobotics雙足機器人

特斯拉Bot人形機器人

比如波士頓動力的SpotMini，AgilityRobotics的雙足機器人，特斯拉的Bot人形機器人等等。當然，這些移動機器人的工作內容也涵蓋了從生態監測、倉庫管理、軍事與極端環境探索、家庭服務等各個方面。

由於機器人從事的工作種類越來越繁多，人們對移動機器人的要求也不再是單純的能跑能跳，或是攜帶更多的負重，而是需要它們具備在多種環境中進行穿梭的能力，但這卻是當下大部分移動機器人都沒能透過設計攻克的一個難題。

不過，最近來自耶魯大學的研究人員可能找到了一種讓機器人在不同環境下進行順暢移動的創新解決方案。他們研發了一種可以在水中和陸地上移動的機器人，這個機器人被命名為ART（含義為兩棲機器龜）。

與我們常見的水陸兩棲移動工具不同，ART能夠在水陸兩種環境中行動，靠的可不是兩套完全不同的動力推進系統，而是可以在腿與腳蹼之間變形的四肢，這種能力被研究人員稱為“自適應形態建成”。

從ART機器人的外形很明顯就可以看出它的靈感來自於陸龜和海龜，這是一種化石記錄超過1。1億年的物種。

該專案的首席研究員RebeccaKramer-Bottiglio表示：“陸龜和海龜有著相似的身體，都有四肢和一個殼，但為了適應特定的生存環境，它們有獨特的四肢形狀和步態。海龜為了在水中游泳和划水，四肢長有像魚鰭一樣扁平而細長的腳蹼；陸龜為了在地面行走並支撐起龜殼的重量，四條腿生的粗壯而結實，腳上還有圓圓的腳趾。”

ART則結合兩者的特點，用特殊材料製造成可以改變形態的四肢，這樣機器人就可以根據所處環境的不同，調整自己的腿部形狀、軟硬度與動作。

在腿部狀態下，這個機器人可以像陸龜一樣用四條腿在路面進行步行移動；當到達水中時，它的腿又會變成腳蹼，這樣它又可以依靠水的升力和阻力在水中進行划水移動。

那麼ART機器人具體又是透過怎樣的技術實現腿部變形與移動的呢？

根據研究人員的介紹，該機器人的四肢使用了一種複合型聚合物材料，這種材料的特點是在高溫狀態下會變得柔軟可塑，而在低溫狀態下則會變得很堅硬。

為了讓ART的四肢更容易產生變形，研究人員在它的腿內安置了四個銅製加熱器來加熱與軟化腿部材料。

加熱後機器人腿部柔軟的“肌肉”組織就會因此發生膨脹或收縮，將扁平的鰭狀四肢轉變為粗壯的圓柱形腿，反之亦然。完成變形後，在新腿部形狀下這些聚合物會在一到兩分鐘內進行冷卻和硬化，方便其進行移動。

機器人的移動動作則透過與柔軟四肢相連線的傳統球形關節來完成，該關節類似於動物的肩關節。每個關節中都包含有三個電動馬達，使其可以在陸地上進行“爬行”或“匍匐”，也可以在水中進行“划動”或“拍打”等等動作。

與這些關節相連的則是一個模組化的底盤，外面還附有一層密封的PVC管以保護機器人的電子元件不會因為浸水而發生短路。

最後整個機器人的外部搭載了一個用3D打印製成的塑膠“外殼”，它除了為ART賦予了一個流線型的外觀，還為其提供了一個可以容納空氣或壓艙物（船中保持平衡用）的空間，這樣機器人在進入水中時可以更好的調整自身浮力。

ART並非市面上唯一的水陸兩棲機器人，但它與這些機器人的最大區別在於其引入了一種全新的自適應技術，這種技術最終有可能會讓機器人在現實世界中的許多不同表面和環境中具備跋涉能力，而不必攜帶可能會降低它們移動效率的額外推進系統。

洛桑聯邦理工學院的“小獵豹”

東京工業大學的泰坦V-III

據研究人員介紹，ART兩棲機器人的整體效率是麻省理工學院開發的兩足機器人的三倍，它的效率與洛桑聯邦理工學院的“小獵豹”和東京工業大學的泰坦V-III等四足機器人相似。

正是因此，自適應技術其實能為移動機器人的兩棲創新啟發許多新思路，今天它可以適應陸地和海洋，那麼未來它就有無限的可能性。

不過ART機器人目前還不具備真正推向市場的成熟技術，因為原型機仍然需要外接線路來獲得動力電源和通訊資料，並且它當下的動作非常緩慢笨拙，但研究人員也表示他們已經在著手研發能夠解決這些問題的升級技術。也許過不了幾年，我們就能看到使用獨立電源，移動速度更快的成品機器人了。

不難想象，一旦使用這種技術的兩棲機器人能夠成功推廣到市場，會有非常廣闊的應用場景。

單說ART機器人，它可以幫助環保研究員監測海岸線的生態系統，給潛水員提供水下支援，當作海洋養殖戶的養殖工具，作為動物遷徙研究的新型追蹤機器。

當然我們也非常期待未來ART和搭載其技術的兩棲機器人能夠在生物監測、災害響應、生產、安全等領域，產生積極的推動影響。【iDailycar】