2026 年 10 月 30 日
动物仿生学一直是机器人设计领域的重要灵感来源。研究人员通过复制生物复杂的运动机制，赋予机器人在特定环境下的行动能力。其中，毛虫因其柔韧的身体结构及在多种表面上的附着能力，成为软体爬行机器人的重要研究对象。
近期，那不勒斯费德里科二世大学与巴勒莫大学的研究团队深入分析了毛虫在不同材质表面的运动表现。该研究旨在揭示毛虫如何应对木材、钢铁、石板和玻璃等具有不同摩擦系数的基底，特别是其在光滑表面上面临的挑战。
基底粗糙度与爬行性能的关联
基于此前提出的数学模型，Mario Argenziano 及其同事对 Pieris brassicae（欧洲粉蝶）幼虫进行了实验观察。他们发现，毛虫能够根据接触表面的特性调整其运动模式。然而，在极度光滑的表面如玻璃上，由于缺乏足够的微观尺度摩擦力，毛虫的腹足无法提供有效的抓地力，导致运动困难。
“我们的结果突出了基底粗糙性与爬行性能之间强烈的相关性，”作者在论文中写道，“虽然毛虫能无意识地适应其运动的主导表面模式，但在光滑表面上，如玻璃，微观尺度的附着力不足以维持运动。”
人工装甲增强爬行能力
为了验证理论并探索改进方案，研究团队依据数学模型开发了一种概念验证策略：为真实的毛虫配备人造装甲。这一干预措施主要包含两个方面：一是增加身体的刚性，二是通过附加重量来提高正压力，从而增强摩擦力和粘附力。
实验结果显示，经过“装甲化”处理的毛虫成功克服了在不可行走的玻璃表面上的运动障碍。这一发现证实了物理限制洞察力的重要性，并为解决软体机器人在低摩擦表面的移动难题提供了新思路。
对软体机器人设计的启示
这项发表于《皇家学会界面杂志》（Journal of the Royal Society Interface）的研究表明，在身体弹性与粘附能力之间取得平衡是有效爬行的关键。Argenziano 指出：“这些发现证实了模型的预测准确性，预见生物灵感软爬行动物能够适应复杂栖息地运动的可能新设计标准。”
对于未来的机器人研发而言，该研究提供的混合软机器人设计理念具有重要参考价值。后续工作可尝试在人工系统中复现这种通过调节刚性和质量分布来优化表面交互作用的机制，从而开发出能在更多样化环境中稳定运行的仿生机器人。
