【Arduino 动手做】可以滚动、飞行和行走的M4变形机器人

Arduino是一个开放源码的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板，它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的，你可以使用Arduino IDE（集成开发环境）来编写、编译和上传代码到Arduino板上。Arduino还有一个丰富的库和社区，你可以利用它们来扩展Arduino的功能和学习Arduino的知识。

Arduino的特点是：
1、开放源码：Arduino的硬件和软件都是开放源码的，你可以自由地修改、复制和分享它们。
2、易用：Arduino的硬件和软件都是为初学者和非专业人士设计的，你可以轻松地上手和使用它们。
3、便宜：Arduino的硬件和软件都是非常经济的，你可以用很低的成本来实现你的想法。
4、多样：Arduino有多种型号和版本，你可以根据你的需要和喜好来选择合适的Arduino板。
5、创新：Arduino可以让你用电子的方式来表达你的创意和想象，你可以用Arduino来制作各种有趣和有用的项目，如机器人、智能家居、艺术装置等。

如果你经常关注机器人，你肯定遇到过轮式机器人还是腿式机器人的争论。比如，为什么仓库应该选择腿式 Digit 机器人而不是滚动式 Locus 系统？无人机的**式增长也引发了类似的飞行机器人争论。最近，人们对库存自动化的关注也引发了无人机和滚动式系统在处理高货架时类似的争论。

机器人的制造通常只有一个目的。这意味着它们在某件事上做得非常出色（但愿如此），但教会现有的机器人新技能却并非易事。当硬件本身存在局限性时，软件和人工智能的发展也只能到此为止。与此同时，构建通用甚至多用途系统说起来容易做起来难。图片来源：《自然通讯》

因此，机器人专家们正在做着他们惯常的做法：从大自然中汲取灵感。毕竟，动物和人类通常非常善于在情况需要时进行适应。 6月底发表在《自然》杂志上的一篇论文详细介绍了多模态移动Morphobot机器人系统。鉴于它的名字听起来像80年代末的《忍者神龟》翻版，有点绕口令的味道，我们将效仿他们的做法，从此以后将其称为M4。

这篇论文详细介绍了一系列不同的生物灵感。比如海狮，它用鳍状肢游泳和行走；猫鼬，它用后腿站立以察觉危险；还有石鸡（对我来说是新物种——它是一种主要生活在亚洲和欧洲的鹧鸪），它在爬坡时依靠翅膀辅助和保持平衡。

M4 的核心是一个由碳纤维和 3D 打印部件制成的铰接式机身，可根据需要调整其形状。它包括四个四轴飞行器式旋翼，也可用作车轮。

“为了证实 M4 所宣称的运动可塑性，我们进行了多项实验，包括轮式运动、飞行、MIP、蹲伏、物体操控、四足运动、在陡坡上借助推进器进行 MIP 以及翻越大型障碍物，”论文作者写道。“此外，为了证明 M4 的设计可扩展且能够实现支持独立运行的有效载荷能力，我们利用 M4 机载传感器和计算机测试了完全自主的多模态路径规划。”

团队设置了障碍训练场，要求M4能够适应各种运动。具体训练形式完全取决于地形，但也有一些其他因素在起作用。例如，飞行是爬坡最直接的方式，但它需要比滚动更大的动力。在这种情况下，系统会同时使用两种模式：用两个轮子推动爬坡，同时两个旋翼辅助移动（例如：石鸡）。

这是一个巧妙的设计，尽管在很多情况下可能有些矫枉过正。很多任务只需要轮子、转子或腿就能完成。该团队指出，地震、洪水等自然灾害后的搜救任务是一个潜在的应用。

论文指出：“在洪水等特殊事件发生后，一个事件可能伴随另一个事件发生，从而对景观造成不同的破坏。飓风可能会引发洪水，并对道路和建筑物造成风损。或者，山体滑坡可能导致大型岩体滑下斜坡，堵塞河流，引发洪水。在这些情况下，M4 可以利用其多功能性，实现满足各种搜救任务需求的机动性。”

附录
链接：https://techcrunch.com/2023/07/0 ... s-various-terrains/
作者：布莱恩·希特
Brian Heater 曾担任 TechCrunch 的硬件编辑，任期至 2025 年初。他曾在多家领先的科技出版物工作，包括 Engadget、PCMag、Laptop 和 Tech Times，并担任 Tech Times 的主编。他的文章发表于《Spin》、《Wired》、《Playboy》、《Entertainment Weekly》、《The Onion》、《Boing Boing》、《Publishers Weekly》、《The Daily Beast》以及其他多家出版物。他主持每周 Boing Boing 访谈播客 RiYL，并定期为 NPR 撰稿，目前在皇后区的公寓里住着一只名叫 Juniper 的兔子。

项目视频（3分钟）：https://www.youtube.com/watch?v=S4eQXXxUnNE

另：《多模态移动Morphobot（M4）可重新利用附肢，增强运动可塑性》
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39018-y