高運動性與具身智能是小型軟體機器人實現(xiàn)自主功能的核心基礎，對于需在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中完成自適應交互的應用場景尤為關(guān)鍵。目前，軟體機器人已發(fā)展出包括爬行、跳躍與滾動在內(nèi)的多種運動模式，在操作安全性與環(huán)境兼容性之間取得了良好平衡。然而，在面對自主搜救、動態(tài)地形導航等復雜任務時，現(xiàn)有系統(tǒng)仍存在明顯局限。昆蟲等生物通過感知與運動系統(tǒng)的高度融合展現(xiàn)出卓越的環(huán)境適應性，但大多數(shù)機器人系統(tǒng)仍受限于預設的運動模式，且動態(tài)環(huán)境下的實時響應能力仍是當前亟待突破的瓶頸。
 

　　針對上述挑戰(zhàn)，該研究提出了一種新型柔性電子機器人(FEbots)，其創(chuàng)新性地融合了模塊化架構(gòu)與振蕩驅(qū)動機制。與傳統(tǒng)機器人需獨立控制腿部運動軌跡不同，F(xiàn)Ebots采用分布式剛毛陣列，在簡化驅(qū)動系統(tǒng)的同時，仍保持優(yōu)異的環(huán)境適應能力。通過調(diào)節(jié)剛毛密度與電路布局等模塊化重構(gòu)手段，機器人能夠在不同構(gòu)型間靈活切換，以適應多樣化的任務需求。此外，結(jié)合柔性電子技術(shù)賦予機器人多維度環(huán)境感知能力，實現(xiàn)視覺、接近覺、溫濕度等多種傳感器與端側(cè)處理單元協(xié)同工作。該創(chuàng)新設計為開發(fā)適用于動態(tài)環(huán)境的自主軟體機器人構(gòu)建了全新的技術(shù)框架。突破性地融合軟體機器人與柔性電子兩大領域，通過組裝柔性電子模塊與仿剛毛運動模塊，研發(fā)出柔性電子機器人(FEbot)。該技術(shù)實現(xiàn)了柔性電子器件的運動能力突破，同時賦予機器人更強的智能特性。機器人具備完全自由的活動柔性，且功能得到顯著增強。采用模塊化設計理念，通過樂高式組裝可定制典型柔性電子機器人構(gòu)型，使其具備卓越的環(huán)境適應性(平滑/粗糙地面、樓梯、水下、垂直管道等)、多模態(tài)運動能力(前進/后退、旋轉(zhuǎn)、橫向移動)與多模態(tài)感知功能(視覺、溫濕度、接近覺及路徑形態(tài)識別)。基于低功耗超維計算方法，植入具身人工智能的柔性電子機器人實現(xiàn)了高度自主性(自主危險規(guī)避、協(xié)同避障的溫場追蹤等)，從而能有效應對動態(tài)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。
 

　　具身智能柔性電子機器人。a) FEbot示意圖；b) FEbot實物樣機；c) FEbots自主感知-認知-驅(qū)動與物理世界交互；d) FEbots性能比較。

 

　　該研究獲國家自然科學基金和中國原子能科學研究院，澳門特別行政區(qū)科技發(fā)展基金資助。