現代社會依靠機器人技術來發揮對工業制造系統的平穩運行以及建筑，醫療保健和運輸等其他部門至關重要的各種功能。然而，大多數機器人的關鍵限制是它們僅能夠執行一個重復任務，例如從箱中拾取物品并將其放置在傳送帶上或根據預設模式鉆孔。

　　鑒于這一局限性，新興的自適應機器人領域的研究人員正在關注如何使機器人更具適應性 - 并利用機械工程原理創造能夠重新配置自身以實現多種不同功能的尖端設備。例如，用于檢查能源基礎設施（如海上石油平臺或風力渦輪機）的多用途無人機可以配備夾持技術，使其能夠在結構上進行分析并在大風中進行更密切的分析 - 以及防水能力和推進技術使其能夠在海面下進行基礎檢查。

　　那么什么樣的機械工程技術和技術被用作這項工作的一部分？自適應機器人的關鍵當前和潛在應用是什么？在未來幾年，我們可以期待在自適應機器人技術中使用機械工程系統的哪些創新和趨勢？
 

　　1.重構

　　該領域最近最有趣的舉措之一是在科羅拉多州立大學（CSU），在那里，一組研究人員創建了許多小型輕型機器人，能夠根據不同的用戶要求重新配置自己。作為項目負責人，CSU自適應機器人實驗室助理教授趙建國博士解釋說，他在該領域的工作分為三大類，具體取決于所采用的驅動力。

　　首先是人造肌肉的重新配置，其中包括研究如何利用家用縫紉線制成的低成本人造肌肉來改變給定機器人的形狀。這導致創建了一個鏈接，可以移動并保持另一個形狀而無需額外的能量輸入。

　　第二類工作探討了如何利用具有可變剛度的材料來重新配置給定機器人的功能 - 作為其中的一部分，博士生Jiefeng Sun建造了一種可以實現多條腿軌跡的自適應步行機器人。

　　第三類研究如何使用新穎的被動機制使飛行機器人能夠在墻壁，電線或天花板上棲息。作為其中的一部分，博士生張海杰開發了一種配備柔順和被動抓手的機器人。

　　為了實現這種自適應機器人，趙先生表示他采用了一系列尖端的機械工程技術，包括機械和機械設計，計算機輔助設計，增材制造（3D打印），運動學和動力學建模，有限元分析和機電一體化。一個例子是微型步行機器人，該團隊使用多材料3-D打印創建，這種技術能夠在單個部件中打印軟質和剛性材料。

　　“在這個機器人中，我們使用柔軟的材料作為柔性旋轉接頭，并使用剛性材料作為連桿。在這種情況下，我們可以將機器人的身體和四條腿作為單個部件打印而無需組裝，”他說。

　　“此外，為了分析這種機器人的行為，我們建立了運動學和動力學模型來預測腿部軌跡，并將它們與實驗結果進行比較。最后，我們使用一個帶有微控制器和無線通信的嵌入式系統來控制機器人“。

　　在趙的看來，與較大和較重的機器人相比，這種類型的小型機器人具有許多優點。例如，他們能夠訪問和導航大型機器人無法進入的狹窄或狹窄的環境。據他介紹，它們也可以使用增材制造以更低的成本制造。

　　盡管有這些明顯的優勢，但趙承認，較小的機器人經常發現在許多環境中使用locomote更具挑戰性。為了解決這個問題，他說最好為他們配備“多種運動能力”，例如步行，爬行，跳躍或飛行，使用每種功能的專用機制。

　　“然而，將幾個具有單獨動作的專用機構打包成小尺寸是一項挑戰，而且傳感，計算和控制也要求更高。在這種情況下，不是每個功能的專用機制，一個新穎的解決方案是啟用自適應機器人可以根據需要重新配置自己，“他說。
 

　　2.咔嗒甲蟲（Click beetles）

　　在其他地方，伊利諾伊大學的一組研究人員正在對咔嗒甲蟲（Click beetles）的運動進行開創性的研究，以激發更靈活和適應性更強的機器人。作為這項工作的一部分，該團隊在阿貢國家實驗室的先進質子源上使用同步輻射X射線來研究昆蟲的內部閂鎖或快速釋放機制，并展示了鉸鏈形態和力學的組合如何促進獨特點擊機制。

　　正如伊利諾伊大學香檳分校機械科學與工程系助理教授兼生物啟發自適應形態學實驗室負責人Aimy Wissa解釋的那樣，該研究建立在研究點擊甲蟲無腿自動扶正機制的基礎之上。。作為這項練習的一部分，該團隊已經構建了一個鉸鏈式彈簧加載設備的原型，這些設備被整合到一個機器人中。