【新智元導讀】受螞蟻的啟發，瑞士的一個研究小組開發了一種微型機器人，僅10克重，能跳躍、行走、爬行，甚至像螞蟻一樣有群體合作能力！

就個體而言，螞蟻的力量不大，智慧也不是很高。然而，作為一個蟻群時，它們可以使用複雜的策略來完成複雜任務或躲避體型更大的捕食者。

除了複雜的社會行為，有一種叫做陷阱顎蟻的螞蟻還發展出了非凡的運動機制，當受到威脅時，它們可以利用下顎「逃跑」：

陷阱顎蟻

遇到險情的時候，陷阱顎蟻會合住下顎，猛的撞擊地面 「砰！」地起跳，其反作用力會讓它跳到 8厘米的高空，然後落在 40 厘米之外。它們也可以用腿向前跳躍來越過障礙物。

受陷阱顎蟻的啟發，瑞士的一個研究小組開發了一種微型機器人，儘管在個體層面只有最低的物理智能，但卻能夠進行溝通並計提行動。

這個小機器人外表像一個會行走的電路板，體積很小，重量只有10克，但每個機器人都有多種運動模式，可以通過跳躍、行走、爬行等來移動，甚至可以在群體中協調活動。

該研究由瑞士洛桑聯邦理工學院可重構機器人實驗室和大阪大學自適應機器人實驗室合作進行，研究人員稱，他們的小機器人只用最小的組件和裝配步驟構成，實現了5種不同的運動方式：垂直跳稿、水平跳遠、翻筋斗跳過障礙物、在崎嶇的地面行走，以及在平地上爬行。

相關論文發表在今天的最新一期Nature雜誌。

三條腿的「螞蟻」機器人，多種運動技能

研究團隊將小機器人命名為Tribot，原因從機器人的外形可以明顯看出——機器人有三條「腿」。

Tribot看起來像一個很小的電路板，不過電路板上添加了一些重要的附加功能。包括一個小型鋰聚合物電池，這意味著機器人本身就能提供運動和電路所需的能量。

Tribot非凡的運動性能來自一種形狀記憶合金——機器人的「肌肉」。這種合金在一種溫度下可以變形，但一旦溫度改變，它就會彈回原位。

靈活的關節和電池使這些「肌肉」能夠逐漸或突然地移動三條腿中的任何一條，所有這些都是通過嵌入硬體的微型加熱器實現的。

機器人的另一個有趣的特點是它的結構。電路板和電池最初是三角形的平面狀。要將這個形狀轉換成Tribot的三葉草一般的設計，只需摺疊幾次即可。

電路板摺疊而成

Tribot走路的方式正如你想像的一樣，它的前腿和後腿向前移動一次即走了一步。

但正是機器人的第三隻腿使它能夠進行一些非常不尋常的運動。通過向前猛跳，Tribot可以向前翻筋斗；

再加上腿部的一些控制，Tribot可以向前跳躍，使機器人能夠越過四倍於其身體大小的障礙物。

保持上臂穩定，以兩隻腿為支點向上跳躍，Tribot可以跳到自身高度的2.5倍。

前文說到，Tribot的靈感來自陷阱顎蟻，研究人員表示，Tribot運動所需的能量也很低，跟昆蟲一樣節能。

角色合作：領導、探索者、工人

該機器人代表了一個重大的進步，因為之前的嘗試只是讓機器人為每種運動模式攜帶不同的硬體，從而構建通過不同機制移動的機器人。

但也許同樣令人驚訝的是，這個微小的電路包含了機器人合作完成任務所需的一切。

儘管機器人的結構都相同，但每個機器人都可以被分配一個特定的角色。「探索者」(explorer)能探測到路上的物理障礙，比如物體、山谷和小山。在發現一個障礙物後，它們負責通知群體的其他成員。然後，「領導」(leader)給出指示。與此同時，「工人」（worker）集中力量移動物體。

在一個例子中，研究人員設置了一個Tribot作為leader，並設置了第二個Tribot跟隨leader。leader檢測到一個缺口，並將其位置信號發送給跟在後面的Tribot。後面的Tribot無需注意地形，只是到達了它的leader指示的地點，立刻就啟動「跳躍」技能，跳過了那個缺口。

「每個Tribot就像陷阱顎蟻一樣，可以有不同的角色。而且，當面對一個新的任務或未知的環境，甚至當其他成員迷路時，他們也可以立即扮演新的角色。這甚至比真正的螞蟻能做的更強。」研究人員說。

在第二個「合作」的測試中，兩個Tribot要合作推動一個較重的方塊，它們單獨是推不動的。要推倒哪個位置，由第三個「監工」Tribot指定。「監工」Tribot向leader彙報進展，leader即協調兩名worker去做這個任務。

最後，當方塊切斷了leader和「監工」之間的通信時，第5個Tribot擔當了「通信中繼」的角色。

擔當緊急救援的「螞蟻工程兵」

如果你問需要多少Tribot才能擰一個燈泡，答案是「比你想像的要多」。

作者強調這個小機器人「應用於現實問題的可能性，例如緊急搜索任務、環境監測和探索。」

而且由於Tribot的多智能體通信能力，他們可以在不依賴GPS或視覺反饋的情況下，在一個大的地形上快速定位目標。研究人員說：「由於這些小機器人可以大量製造和部署，即使有一些傷亡，也不會影響任務的成功。」

研究人員也表示，這項工作是一個有趣的開始，可以探索新的運動模式，以及定製機器人完成特定任務的可能性。

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