近日《科學(xué)機器人》雜志中，圣地亞哥大學(xué)的研究人員演示了一種具有四只腿的柔軟步行機器人，該機器人的步態(tài)與烏龜相似，由管子和閥門制成的氣動回路系統(tǒng)控制著步態(tài)。這種由空氣驅(qū)動的神經(jīng)系統(tǒng)可以從單個壓縮空氣源按順序啟動多個自由度，從而大大降低了復(fù)雜性，并為機器人本身帶來了基本的決策形式。

有一些很難制成軟元件的組件，包括壓力源和必要的電子設(shè)備。該機器人真正的亮點在于，研究人員設(shè)法獲取了一個壓力源（一個牽引繩或一個車載二氧化碳存儲筒），并使用一個完全振蕩的三閥回路將其引導(dǎo)到四個不同的支腿，每個支腿具有三個不同的氣室。

其靈感來自生物學(xué)，包括四足動物在內(nèi)的自然生物利用稱為中樞模式發(fā)生器（CPG）的神經(jīng)系統(tǒng)組件來支配四肢重復(fù)運動，這些四肢用于行走、飛行和游泳。這在某些生物中顯然比在其他生物中更為復(fù)雜，并且通常由感覺反饋來介導(dǎo)，但是CPG的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本上只是一個重復(fù)回路，該回路依次驅(qū)動肌肉以產(chǎn)生穩(wěn)定連續(xù)的步態(tài)。在這種情況下，要以成對的對腳驅(qū)動氣動肌肉，從而產(chǎn)生對角對聯(lián)步態(tài)，對角的四肢同時向前和向后旋轉(zhuǎn)。

（J）有節(jié)奏的腿部動作的氣動邏輯電路。施加到三個逆變器組件的恒定正壓源（P +）導(dǎo)致高壓狀態(tài)在電路周圍傳播，每個逆變器都有延遲。當(dāng)一個逆變器的輸入為高電平時，連接的執(zhí)行器（即A1，A2或A3）充氣。高壓狀態(tài)的這種順序?qū)е聶C器人的每對腿部在由氣動連接確定的方向上旋轉(zhuǎn)。（K）通過反轉(zhuǎn)氣動振蕩器電路的激活順序，連接的致動器以新的順序（A1，A3和A2）充氣，從而導(dǎo)致（L）機器人的腿反向旋轉(zhuǎn)。（M）機器人的示意性底視圖，其中指出了要向前行走的腿部運動方向。

通過將常閉半部（頂部）切換為常開，將常閉半部（底部）切換為常閉，每個閥均充當(dāng)逆變器。

回路本身由三個管道連接的雙穩(wěn)態(tài)氣動閥組成，通過為流經(jīng)其中的氣體提供阻力，可以改變管的長度和內(nèi)徑來調(diào)節(jié)阻力，從而起到延遲的作用。在回路內(nèi)，加壓氣體的運動既是能量的來源，也是信號的來源，因為回路中的壓力無論在哪里，都是腿在移動。最簡單的電路僅使用三個閥，并且可以使機器人沿一個方向行走，更多的閥可以添加更復(fù)雜的腿部控制選項。

這項工作與美國噴氣推進實驗室為探索金星而開發(fā)的流動站有相似之處，該流動站不是軟體機器人，但它在類似的約束下運行，因為它不能依靠傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)來進行自主導(dǎo)航或控制。

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