在灾后废墟的瓦砾缝隙中,或是在工业管道的幽暗深处,传统的轮式或履带式机器人往往因体积庞大或动作僵硬而寸步难行。为了攻克这一难题,意大利研究团队从千足虫和豪猪身上找到了灵感,研发出了一款名为Porcospino Flex(柔性豪猪机器人)的轻量化搜救机器人。

Porcospino Flex(柔性豪猪机器人)(图源:网络视频截图)
据国际机器人领域媒体及学术期刊《Robotics》近期报道,来自意大利热那亚大学、比萨圣安娜高等学校及英国诺丁汉特伦特大学的研究团队,推出了这款被称为“豪猪柔性机器人”的最新原型机。它不仅拥有极为灵活的“脊柱”,还通过3D打印技术大幅减重,为狭小空间作业提供了全新的解决方案。

Porcospino Flex(柔性豪猪机器人)3D打印模型(图源:网络视频截图)
“Porcospino”在意大利语中意为“豪猪”,这形象地描述了其最显著的外部特征——布满弹性尖刺的单条履带。这些尖刺在机器人攀爬障碍物或松软地面时,能够像豪猪的刺一样提供强大的抓地力,使其稳稳“抓住”台阶或碎石边缘。
与此同时,机器人的灵活性则来源于对千足虫的模仿。研究团队为其设计了一根独特的柔性脊柱。不同于传统机器人刚性连接的结构,Porcospino Flex的脊柱通过一体化3D打印制成,由16个节段组成,节段之间设计有特殊的凹槽,使得整条脊柱可以在水平方向实现最大120度的弯曲。

Porcospino Flex(柔性豪猪机器人)大角度转向(图源:网络视频截图)
这款机器人的核心突破在于制造工艺的变革。研究团队利用熔融沉积建模技术,使用热塑性聚氨酯材料一体式打印出了机器人的主体结构。
在早期的版本中,机器人的脊柱需要由40个独立的零件组装而成,不仅沉重且容易出现连接故障。如今的Porcospino Flex实现了结构的极简主义,这种设计带来了三个主要优势:
成功减重:机器人的总重量从原来的4.2公斤降至3.6公斤,足足减轻了600克。
降低能耗:由于自重减轻且结构更顺滑,其功耗相比前代降低了约15% ,这意味着在同等电池容量下拥有更长的续航能力。
坚固耐用:一体化的柔性结构能够更好地吸收外部冲击,应力分布更均匀,降低了在复杂环境中因碰撞而损坏的风险。
在测试视频中,Porcospino Flex展现出了卓越的地形适应能力。
测试数据显示,它可以轻松连续攀爬70毫米高的方形台阶。在攀爬过程中,履带上的尖刺首先勾住台阶边缘,随后柔性的脊柱被动向上拱起,使车身流畅地翻越障碍,整个过程不需要复杂的传感器实时干预。

Porcospino Flex(柔性豪猪机器人)翻越台阶(图源:网络视频截图)
此外,无论是在长满青草的户外不平整地面进行转向测试,还是在沥青路面上攀爬人行道边缘,该机器人都表现出色。其行进速度约为0.1米/秒,虽然不快,但却极其稳健,能够将搭载的摄像头拍到的画面实时传回给操作员。

Porcospino Flex(柔性豪猪机器人)平稳通过草坪(图源:网络视频截图)
Porcospino Flex的诞生旨在应对人类难以涉足的危险场景。在建筑坍塌的废墟中,它可以通过瓦砾间的微小缝隙钻入内部,搜寻幸存者的生命迹象;在工业领域,它可以进入狭窄的通风管道或储罐进行检查,无需工人冒险进入。
研究人员表示,该原型机目前正在通过无线电遥控进行实验测试。随着后续自主导航算法的加入,这款源自意大利的“机械豪猪”有望成为未来精密检测和搜索救援任务中的重要力量。
当然,目前的它仍是一只尚在“成长”的机械豪猪——需要遥控操作,续航和自主性也有待进一步验证。但可以预见的是,随着柔性结构、轻量化制造与智能算法的持续融合,这类形态奇特、功能专精的机器人,将不再只是实验室里的原型,而会成为未来协助人类工作中不可或缺的一员。
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