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談到機(jī)器人，您可能腦海里立馬會(huì)浮現(xiàn)變形金剛的威武剛軀，或者是類似『機(jī)器姬』里擁有超級(jí)大腦與復(fù)雜情感的 Ava。不過，廣義上的「機(jī)器人」并不局限于有人的外形或人的思維，而是指「能自動(dòng)執(zhí)行工作程序的機(jī)器裝置。」

所以實(shí)際上建造一個(gè)機(jī)器人，可能遠(yuǎn)比你想的要簡單，比如像哈佛大學(xué)兩位博士后 Whitesides 和 Alex Nemiroski 這樣，用吸管就能搭建起的半軟體機(jī)器人。

Whitesides 和 Alex Nemiroski 來自哈佛大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，他們受到節(jié)肢動(dòng)物昆蟲和蜘蛛的啟發(fā)，創(chuàng)造了一種能夠自主站立和行走的半軟體機(jī)器人，并將研究成果發(fā)布在了最近出版的『Soft Robotics』雜志上。

此前這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就推出過類似的充氣式軟體機(jī)器人，不過有難以保持站立平衡及行走笨拙等缺點(diǎn)。而這次的吸管式機(jī)器人則被設(shè)計(jì)的更加靈活，并有望在將來應(yīng)用在自然災(zāi)害或沖突地區(qū)的搜索行動(dòng)中。

Whitesides 教授說：「環(huán)顧我們周邊的世界，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多小生物，如蜘蛛與昆蟲。它們行動(dòng)敏捷，能做很多大型硬性機(jī)器人做不到的事情。它們才是地球上最通用的生物形態(tài)，我們能從他們身上得到很多仿生技術(shù)的啟示。」

于是，他們就用我們生活中最常見的一種道具——吸管，來建造了一個(gè)令人驚嘆的簡單聯(lián)合。

首先，做一條能單腿爬行的機(jī)器人。先在吸管上切割一個(gè)槽口，讓他們彎曲。然后，在槽口內(nèi)插入了很短的管道，當(dāng)吸氣膨脹時(shí)，它將迫使接頭延伸。當(dāng)管子放氣時(shí)，連接在任一側(cè)的橡膠筋將使接頭縮回。

然后，就是多條單腿機(jī)器人的組合了。根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景的需要，可以給機(jī)器人加入第二條腿和第三條腿，以達(dá)到讓機(jī)器人自行站立的要求。不過隨著腿數(shù)量的的增加，控制難度也會(huì)加深。

Nemiroski 介紹說：「系統(tǒng)復(fù)雜程度每增加一個(gè)層次，我們就必須對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行修改，使其能夠發(fā)揮更大的力量或者能夠支持大型機(jī)器人的重量。」對(duì)于簡單的機(jī)器人 ，Nemiroski 與他的同事通過注射器來控制關(guān)節(jié)的伸縮，但隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜性的增加，他們開始將多腿機(jī)器人與 Arduino 微控制器組合在一起，使用閥門和中央壓縮機(jī)來控制關(guān)節(jié)。

最終，當(dāng)研究人員做成 6 只腿或 8 只腿的機(jī)體時(shí)，它們走路方式的編程就成為了一個(gè)挑戰(zhàn)。「例如，我們分別研究了螞蟻和蜘蛛的運(yùn)動(dòng)方式，來排列多腿機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，以弄清楚這些動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式是否適用于我們的機(jī)器人，決定是否需要開發(fā)我們自己的行走類型，以適應(yīng)這種特殊的關(guān)節(jié)。」

最后的實(shí)驗(yàn)證明，用這種機(jī)器人復(fù)制螞蟻獨(dú)特的「三角」步態(tài)還是蠻成功的，但模仿蜘蛛的行走，則顯得非常棘手。

關(guān)于棘手的原因 ，Nemiroski 解釋說：「一只蜘蛛能調(diào)整其延伸的速度并可自如收縮關(guān)節(jié)，仔細(xì)地計(jì)算任何時(shí)候特定肢體的前后移動(dòng)。」而 Nemiroski 他們做的六足機(jī)器人閥門系統(tǒng)過于簡單，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是二進(jìn)制的（決定因素為閥門的開與關(guān)）。所以對(duì)于八腿機(jī)器人，他們就必須開發(fā)獨(dú)特的步態(tài)，以與關(guān)節(jié)的二進(jìn)制運(yùn)動(dòng)兼容。

盡管這種軟體機(jī)器人暫時(shí)無法投入現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，其控制技術(shù)也偏向簡單，但 Whitesides 認(rèn)為其意義在于思維上的創(chuàng)新，尤其是其使用日常的現(xiàn)成材料，并從生物規(guī)律中獲得啟發(fā)，進(jìn)行技術(shù)上的重塑，這對(duì)于未來的創(chuàng)新方向具有指導(dǎo)意義。

Whitesides 說：「我們沒有任何理由重新發(fā)明輪子，像吸管這種日常材料，它們可以有效零成本地將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)，為什么不利用它們？」而 Nemiroski 則補(bǔ)充說道：「這里真正吸引人的正是簡單。我們利用現(xiàn)成的材料，在施工與控制方面非常簡單，通過將單一執(zhí)行器進(jìn)行有機(jī)組合的方式，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多維運(yùn)動(dòng)，這是一件能讓我們自豪的事。」

目前這項(xiàng)研究已經(jīng)得到了美國能源部，DARPA，加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)，國家科學(xué)基金會(huì)，瑞典研究理事會(huì)和哈佛大學(xué)威斯利生物啟發(fā)工程研究所的資助。