在过去的几十年里，机器人科学家已经开发了多种可在各种复杂环境中移动的系统，包括不同地形、地面、空中甚至水中。为了在真实世界的动态环境中安全导航而不与人类或附近物体发生碰撞，大多数机器人都依赖于传感器和摄像头。

图片来源：Tsinghua University

据外媒报道，清华大学（Tsinghua University）的研究人员最近开发出一种名为WHERE-Bot的无轮可翻转软体机器人（即通过将身体结构向内翻转来移动的柔性机器人），它能够在非结构化环境中安全移动，而无需使用传感器检测障碍物。这种机器人采用独特的螺旋环结构，可以向各个方向移动。相关研究成果发表在arXiv预印本服务器上，并将于4月在第八届IEEE软体机器人国际会议（RoboSoft）上展示。

该研究的资深作者李曙光表示：“在一次实验室会议中，我们玩了一个弹簧玩具，突然有了一个新想法：如果将弹簧玩具的首尾连接起来会怎样？通过将两端连接，弹簧可以不断向内外翻转（这种运动我们现在称之为‘everting’），呈现出迷人的色彩流动。这让我们好奇，这种螺旋环在不同的环境中（如地面、管道、水下、沙地甚至空中）会有怎样的表现。”

李曙光及其研究团队首先研究了螺旋环的基本结构和运动特性，同时试图了解它们在地面上的运动方式。这最终促使他们开发出了WHERE-Bot，一种基于螺旋环的机器人，可以通过内外翻转的方式移动。

论文的第一作者冯思源解释说：“乍一看，你无法预测机器人会向哪个方向移动。如果你拿起它，只能看到一个电机沿着轮毂的圆周转动螺旋环。然而，当螺旋环接触地面时，机器人不平衡的质量分布会导致不对称的摩擦力分布，驱动机器人自转并向较重的一侧移动，从而沿圆形路径行进。”

WHERE-Bot的独特之处在于，其全向运动能力源于其机械结构。因此，它无需依赖传感器检测周围物体或规划未来的移动路径，就能可靠地应对不可预测的环境。

李曙光表示：“我们成功地将一个简单的弹簧玩具转化为具有出色运动特性的移动机器人。就像思维敏捷的爬行动物一样，当机器人遇到障碍物时，它的弹簧会翻转以帮助其后退，确保安全可靠的移动而不会卡住。这种巧妙的行为不仅使其能够探索未知地形的边界，还开辟了令人兴奋的实际应用。”

研究团队计划进一步改进WHERE-Bot，以扩展其能力并使其能够在更广泛的环境中移动。例如，它未来可以帮助用户远程推断洞穴或其他地下环境的形状、挖掘沙地以发现隐藏结构、检查管道，甚至设计新的全向碰碰车或其他娱乐机器人系统。