跳动城乡网洛桑联邦理工学院工程学院生物机器人实验室(BioRob)的AukeIjspeert和他的团队之前曾在自然环境中操作过他们的生物信息机器人，但这更多的是出于演示目的，而不是出于科学严谨性。机器人功能的测试通常在实验室中进行，例如，使用X射线视频将机器人的动作与激发其设计灵感的动物进行比较。
但这种情况在2015年11月发生了变化，当时Ijspeert和他的同事收到了英国广播公司(BBC)制片人的要求，要求他们制造两个栩栩如生的机器人：一个模仿鳄鱼，另一个模仿巨蜥。
这两个物种都是在乌干达尼罗河沿岸发现的，BioRob的任务是在不到一个月的时间内设计和制造隐藏摄像头的机器人，这些机器人可以不引人注目地融入这一环境，以捕捉爬行动物的筑巢行为和互动。
工程改造
这个要求似乎很简单，而且研究人员对自己的能力充满信心，因为他们过去使用Pleurobot和Orobot等伸展姿势机器人的经验。
但在平衡形式和功能时，他们遇到了第一个挑战：作为Krock平台一部分开发的机器人——SpyCroc和SpyLizard——需要与真正的鳄鱼完美融合，并监控蜥蜴以拍摄它们的互动，因此他们的体重的百分比必须分配给相机和超现实的皮肤。
BioRob前博士后卡米洛·梅洛(KamiloMelo)解释说：“设计过程的一部分需要预测以后可能发生的情况，并尽可能简化设计，以使机器人更容易在现场维修，因为现场获取专用零件和设备的机会有限。”研究员，现任生物机器人公司KM-RoBoTa的领导者。为了实现这一目标，研究人员依赖于易于更换或更换的低成本组件。
在乌干达，现场条件本身就带来了意想不到的挑战。38度的天气会导致机器人内部温度高达80度，导致它们过热并关闭。这要求研究人员在每日气温上升之前迅速开展工作，并找到解决方法，例如短时间操作机器人并穿插冷却时间。
他们必须尽可能简化机器人设计，以尽量减少连接部件的数量，因为更多的接头意味着更多的沙子、灰尘和湿气的进入点。最初看似克罗克设计的优势——例如结构刚性——结果却是一种缺点，因为崎岖的地形只会导致不灵活的部件断裂。
BioRob实验室最近在ScienceRobotics中将经验教训作为开源研究和方法资源发布。他们希望他们的经验，加上使用常用、简单而强大的组件的设计规范，将帮助其他研究人员为自己的项目复制他们的平台。
乌干达的克罗克机器人在尼罗河畔，避免过热。托米斯拉夫·霍瓦特和卡米洛·梅洛，2016年。图片来源：托米斯拉夫·霍瓦特和卡米洛·梅洛，2016年
打造更好的生物机器人
根据在非洲的经验，研究人员开发了Krock平台的改进版本Krock-2，它更加坚固、灵活且防水。由于不再需要逼真的乳胶皮肤等复杂的伪装元素，升级后的机器人在灾难响应和救援应用中具有巨大的潜力。
这一经历也激发了BioRob实验室新的研究途径。Ijspeert说：“整合纯机器人技术和神经科学的一个重要课题是开发带有传感器的触觉皮肤，这些传感器可以检测与环境的相互作用力。”
“在机器人技术中，总的来说，我们非常擅长复制本体感觉，但我们非常不擅长复制皮肤上的所有感觉，例如热和触觉。这项技术仍然非常具有挑战性，我们有兴趣整合它进入我们的蝾螈般的机器人中。”
在工业方面，Melo正在利用他在Krock平台方面的经验来探索KM-RoBoTa机器人的可靠性。“从用户的角度来看，我认为可靠性非常重要，根据我们在该领域学到的知识，我们更加关注如何确保机器人不会出现故障，即使下雨或在不可预测的条件下也是如此，”他说。
但对于Ijspeert和Melo来说，基于现场试验对Krock平台的技术改进只是一个额外的好处。他们解释说，他们更感兴趣的是利用乌干达的经验来改进生物信息机器人作为科学工具，例如，在机器人古生物学中了解恐龙等灭绝物种的运动。
尽管骨骼和化石可用于创建动画和研究运动学，但要了解恐龙的动态运动，必须构建一个物理模型，该模型遵循与过去的动物相同的物理定律。
“我们为提高机器人在该领域的性能所做的一切都非常令人兴奋，因为它对于搜索救援和其他应用很有用。但在BioRob实验室，我们的主要贡献是与神经科学、生物力学和古生物学的研究人员合作，使用机器人作为解决科学问题的物理工具，”Ijspeert说。
“通过我们在这项研究中的开源贡献，我们希望使此类平台更加经济实惠，同时保持足够的精确性以用于科学目的。”
