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2021/07/09
探索木星的鑽洞機器人，居然是從地球的植物和沙章魚化身的？
機器人能上天、下海、上外太空，那麼遁地呢？為了設計一種可以在地下世界導航的機器人設備，加州大學和喬治亞理工學院的研究人員從植物的根部和穴居沙章魚身上獲得啟發！
儘管研究人員已經製造出比生物更會游泳、跑步和飛行的機器人，可是會鑽洞的機器人一直是個難題，研究人員一直努力創造一個能像動植物一樣善於鑽洞的機器人，終於從大自然的植物根部和穴居沙章魚中汲取靈感，讓靈感化身為機器人技術，開發出NASA想要送往太空的機器人。
該團隊沒有使用機械鑽頭的技術來克服地面上的阻力，而是創建了一個靈活的軟機器人，它可以與物理學的阻力協同工作，而非對抗阻力。這個軟機器人以多種方式穿越沙地，為了可以直接向下移動，機器人就像植物的根部一樣，以它可延伸的尖端，將周圍的阻礙物推開。該團隊可以使用軟機器人兩側的「肌腱」來控制機器人的運動，通過這些肌腱進行轉向，使機器人能夠沿著曲折的路徑進行急轉。
為了可以在地面水平移動，機器人這樣模仿鑽洞的沙章魚：從它的尖端向不對稱的方向吹氣，以克服沙子的阻力，並從A地到達B地——這被稱為「空氣流化」，因為它使沙子的固體顆粒移動，就像流體中的顆粒一樣。
「與氣體或液體不同的是，水平移動的對稱物體在顆粒狀介質中會出現提升力。」該研究的主要作者Nicholas Naclerio博士說︰「把沙子向上推開，比起把它壓實更為容易。」
因此，在只有向前氣流的情況下，軟機器人才能重新浮出水面。這種提升力是通過給機器人增加向下的氣流來抵消的，向前氣流和向下氣流的不對稱組合，實現了可控的水平鑽探技術。儘管該團隊為這項新研究開發的機器人直徑只有6厘米，尖端能夠延伸至1米，但研究人員表示，他們已設計了小至2毫米、大至70米的機器人。
尖端延伸和空氣流化技術的結合，已在沙地環境中進行了測試，但該團隊現在正與NASA合作開發一種可以在月球表面鑽洞的機器人，或者也可以將此機器人送往探索遙遠的天體，例如木星的衛星「土衛二」。
Naclerio博士解釋︰「雖然軟機器人在太空中還未被落實進行探索工作，但我們相信它們可以由一個小型壓縮氣體罐、化學氣體發生器、或從當地環境中收集氣體來驅動。」空氣流化僅適用於乾燥的顆粒狀介質，例如沙子，而在潮濕或黏性介質(如泥土和黏土)中，則適用水來進行流化。尖端延伸的技術也可以與其他機制一起使用，例如鑽頭，以探索更多其他的環境。
科技是人為的，而人類本身就離不開大自然，大自然未必能直接給予人們先進的技術，但從大自然的一些操作中，仍可通過人類的智慧轉化成先進、甚至是矚目的技術。這款最初從植物和沙章魚獲得啟發的軟機器人，就是最好的例子。
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