用于未来地下探索的新型仿生蚯蚓机器人

受蚯蚓生物学启发的新型软机器人能够爬行，这要归功于柔软的致动器，当空气通过它们或被抽出时，软致动器会伸长或挤压

IIT-意大利理工学院的研究人员实现了一种新的软机器人，其灵感来自蚯蚓的生物学，当空气通过或被抽出时，由于柔软的致动器会伸长或挤压，它能够爬行。

该原型已在《科学报告》中进行了描述，它是开发地下探索设备的起点，也是密闭空间搜索和救援行动以及探索其他行星的起点。

大自然提供了许多动物的例子，如蛇、蚯蚓、蜗牛和毛毛虫，它们利用身体的灵活性和沿身体长度产生物理行波的能力来移动和探索不同的环境。它们的一些运动也类似于植物根。

从大自然中汲取灵感，同时在开发新技术的同时揭示新的生物现象是Barbara Mazzolai协调的BioInspired Soft机器人实验室的主要目标，而这个类似蚯蚓的机器人是她的团队的最新发明。

通过对蚯蚓运动力学的透彻理解和应用，创造了类似蚯蚓的机器人。它们利用肌肉层的交替收缩，通过产生逆行蠕动波，在土壤表面以下和上方推动自己。它们身体的各个部分（异构体）具有特定数量的流体，这些流体控制内部压力以施加力，并执行独立，局部和可变的运动模式。

通过对蚯蚓运动力学的透彻理解和应用，创造了类似蚯蚓的机器人。目前的原型长45厘米，重605克

IIT研究人员研究了蚯蚓的形态，并通过创建柔软的机器人解决方案找到了一种方法来模仿它们的肌肉运动，恒定体积的腔室和它们的毛发（setae）的功能。

该团队开发了一种蠕动软致动器（PSA），可实现蚯蚓的拮抗肌肉运动;当空气被泵入其中时，它会从中性位置伸长，当从中抽出空气时它会压缩。机器人蚯蚓的整个身体由五个串联的PSA模块组成，通过互连连接。目前的原型长45厘米，重605克。

每个致动器都有一个弹性皮肤，可以封装已知量的流体，从而模仿蚯蚓内部腔流体的恒定体积。蚯蚓节段纵向变短，圆周变宽，并随着单个恒定容积室的纵向肌肉收缩而施加径向力。相反，随着周向肌肉的收缩，该节段沿前后轴变长，圆周变薄，导致沿轴线的穿透力。

每个执行器在 10 bar 正压下的最大伸长率为 97.1mm，在 11.13 bar 负压下的最大压缩率为 0.5mm，其独特的能力在于能够在单个执行器模块中同时产生纵向和径向力。

为了在平面上推动机器人，受蚯蚓的启发的小被动摩 擦垫被连接到机器人的腹面。该机器人以1.35mm/s的速度展示了改进的运动能力。

本研究不仅提出了一种开发蠕动蚯蚓状软机器人的新方法，而且从生物启发的角度更深入地了解了不同环境下的运动。这项技术的潜在应用是巨大的，包括地下勘探、挖掘、地下环境中的搜索和救援行动以及对其他行星的探索。

这种仿生的穴居软机器人是软机器人领域向前迈出的重要一步，为未来的进一步发展打开了大门。