“小猎豹”软体机器人：机器人内部的两个执行器模拟脊柱

猎豹是陆地上奔跑速度最快的生物，它们通过背部强健的肌肉控制脊柱的弯曲和伸展，来实现高速奔跑，追捕急支糖浆或是其他猎物。受猎豹的启发，在发表于《科学·进展》的一篇论文中，研究团队开发出一种新型的软体机器人。相比前几代，这种新型的软体机器人跑得更快，还能巧妙地抓取物体。

　　两个执行器中交替抽气，让“小猎豹”的“控制脊柱的肌肉”在收缩和伸长的两种状态下交替变换。（来源：Tang et al。， 2020）

这些“小猎豹”软体机器人长约7厘米，重约45克，由两个软性气动执行器和一个弹性弹簧驱动的机械脊柱组成，拥有“双稳态”脊柱结构。猎豹机器人奔跑时，躯体会在脊背弯曲、四肢收缩交错的蹬地状态，与脊背伸展、四肢伸长的腾空状态之间变换，在蹬地或腾空至极限时，气动执行器和弹簧的能量总和均处于最低点，因此称作“双稳态”。机器人内部的两个执行器模拟脊柱，在充气时能够分别向上和向下弯曲。通过空气泵交替弹开，实现机器人正弓蹬地和反弓腾空的形态转换。这样的设计赋予了机器人“蹬地”的力量，从而在地面上跃进。

“小猎豹”能够蹬地并跃进，这使得它（上）的速度比其他软体机器人快出很多。

研究人员指出，以往的软体机器人只能在地面爬行，这限制了它们的速度。此前，软体机器人的最快速度是每秒移动0.8个体长。新一代的软性机器人能够在大约3Hz的低驱动频率下，达到每秒2.7个体长（约187.5mm/s）的速度——是此前最快速度的3倍多。

“小猎豹”（左和上）在斜坡和水中的表现也比其他软体机器人好。

除此之外，这些新机器人甚至还能在陡峭的斜坡上奔跑，在水中快速游泳。研究人员希望，这些“小猎豹”未来能够帮助搜索和救援，以及应用于工业生产中。

这种新型软体机器人还可以协同完成抓取作业。