蜈蚣以其搖擺不定的步態而聞名，它們有幾十到幾百條腿，可以不停地穿越任何地形。

得益于蜈蚣的啟發，美國佐治亞理工學院的研究團隊已成功開發出一款多足機器人。這款機器人可以在崎嶇不平的地表上輕松移動，無需依賴任何額外的傳感器或復雜的控制技術。

佐治亞理工學院物理學院教授Daniel Goldman解釋說：“當你看到一只亂竄的蜈蚣時，你基本上看到的是一個生活在我們習慣的運動世界之外的生物。在我們的世界里，我們的動作主要受到慣性的影響。如果我揮動腿步行，我就會向前移動。然而，對于蜈蚣來說，如果它們停止扭動身體和腿，那么它們將幾乎立刻停止移動。“

由物理學家、工程師和數學家組成的喬治亞理工學院研究團隊對此產生了興趣，他們希望了解多肢體是否有助于在這樣的世界里移動，并嘗試利用這種運動模式的優勢。他們不僅開發了一種新的多足運動理論，而且還創造了多足機器人模型。他們發現，即使是在崎嶇的地形上，具有冗余腿的機器人也能夠順利移動，而無需使用任何額外的感應器或控制技術，這與他們的理論預測完全相符。

這些多足機器人在復雜且顛簸的地形上表現出色，他們可能會在農業、太空探索甚至搜索和救援等領域找到用武之地。

在《多足物質運輸》這篇論文中，研究人員詳細介紹了他們的研究成果。此外，他們還在《科學》雜志5月份的刊物上發表了題為"多足物質運輸：在嘈雜地貌上的運動框架"的研究，以及在3月的《美國國家科學院院刊》上發表了名為"通過滑行進行自我推進：摩擦性游泳的多足機車"的研究。

為了理解為什么多足機器人在運動方面如此出色，研究人員受到了數學家Claude Shannon的通信理論的啟發。這項理論揭示了如何可靠地在長距離中傳輸信號，其中一種方法是將信號分解為離散的數字單元，并使用適當的編碼進行重復，而不是將其作為模擬信號發送。

“這個理論啟發了我們，我們開始探索冗余是否可以幫助運輸。”物理學博士后研究員Baxi Chong說：“因此，我們啟動了這個項目，試圖看看如果機器人有更多的腿會發生什么：四條腿、六條腿、八條腿，甚至16條腿。”

由Chong領導的團隊，包括數學學院的博士后Daniel Irvine和Greg Blekherman教授，開發了一個理論，認為在機器人上增加腿可以增加其在復雜表面上的穩健移動能力--這是他們提出的空間冗余的概念。這種冗余性使得機器人可以成功地自主運動，無需依賴傳感器來識別環境。如果一條腿出現問題，其他大量的腿可以保證機器人的持續運動。因此，這種機器人可以作為一個可靠的系統，在困難或"嘈雜"的環境中將自己或物品從A點運送到B點。

“對于先進的雙足機器人，通常需要許多傳感器進行實時控制。”Chong解釋道，“然而，在一些應用場景中，比如搜索與救援、火星探索，甚至微型機器人技術，需要用有限的傳感器驅動機器人。這是因為傳感器可能昂貴且易受損，或者環境變化太快，不允許有足夠的傳感器-控制器反應時間。”

為了驗證這一理論，機器人學博士生Juntao He進行了一系列實驗。他與喬治-W-伍德魯夫機械工程學院的碩士畢業生Daniel Soto一起制造了模擬自然環境的不規則地形。接著，他開始增加機器人的腿數進行測試，最初是6條腿，然后增至16條。就像他們的理論預測的那樣，隨著腿數的增加，機器人在地形上的移動能力也隨之增強，而且這一切都不需要任何傳感器的輔助。最后，他們在真實的戶外環境中進行了測試，這款機器人表現出了在各種環境中行進的能力。

這項研究成果已經被用于農業生產。Goldman與他的團隊共同創辦了一家公司，目標是利用這些多腿機器人在除草劑失效的農田中除草。

"這些機器人有點像戶外版的Roomba，適用于復雜的地面。"Goldman解釋道，"Roomba之所以能高效工作，是因為它在平坦地面上使用輪子。然而，在我們的研究出來之前，我們不能確信在顛簸、巖石、碎石遍布的地形上的運動可靠性。現在我們有了這樣一個初步的框架，可以用來確保我們的機器人能在一定時間內穿越一片農田。”

同時，研究人員還在努力優化這款機器人。他們已經理解了為什么蜈蚣機器人框架可以運作，但現在他們正在確定最佳的腿數，以實現在沒有感應的情況下運動，這種方法既符合成本效益，又能保留它的優點。

他們的研究已經在《科學》和《美國國家科學院院刊》兩份期刊上發表，分別在5月和3月。其中，《科學》雜志上的論文受到了數學家Claude Shannon的通信理論的啟發，研究者們借此理論深入探討了一個多腿機器人在運動方面為何如此成功。

這項研究的進展可能會帶來一場在機器人科技領域的革命，我們可以期待在未來看到這些多腿機器人在各種場景中發揮出更大的作用，從農業生產、太空探索，到搜索和救援，其潛力是無窮的。