師法自然，科學家開發出像蛇一樣靈活的機器人

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2020-02-22

談起仿生學，我們並不陌生，模仿生物的構造和功能而發明的新工具，在人類歷史上比比皆是。最近科學家們又從蛇身上得到啟發，打造出能滑行前進並越過障礙物的蛇形機器人。

美國約翰‧霍普金斯大學的工程師們研究了蛇的活動機制，將原理應用到可靈活行動的機器人上，期待這種機器人在搜索和救援中大展拳腳。

「我們從這些令人毛骨悚然的生物上尋找靈感，因為它們在日常生活中早已能自如地越過障礙，」研究人員之一的 Chen Li 表示，「希望我們的機器人能夠學習如何像蛇一樣滑行」。

以攀爬不同高度和表面的台階為例，研究人員注意到蛇的身體採用側身起伏與懸臂狀相結合的型態，身體分為三部分行動，前後段來回移動，中間部分則保持不動。

靠近台階時，前段長度增加，中間段長度不變，後段長段縮短。對於較高的台階或表面光滑的台階，蛇的速度和搖擺幅度都會降低，以保持攀爬的穩定性。

最早是根據蛇的行為模式，建構帶有一個十段輪式履帶的機器人，但初代結構穩定性不足，經常翻車或被卡住，後來工程師在每個單向輪與機身各部位之間插入懸停裝置，減少其滾動的不穩定性。

如今這種蛇形機器人已經能爬上相當於體長 38% 高度的表面，且速度幾乎與蛇一致。不過，由於增加了懸停裝置，能耗也隨之增加，且目前能量轉化率較差，如何降低耗能，並讓機器人在更複雜的表面活動，都是接下來研究工作的重點。

（本文由愛范兒授權轉載；圖片來源：約翰‧霍普金斯大學）