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人类通常能够根据自己所处的环境来调整自己的步行方式，例如，如果脚下的地面保持一致，则可以加快速度；如果地板湿滑，则可以放慢脚步；改变方向以避免水坑或孔洞在地下等等。
为了在各种环境中导航，机器人也应该能够以类似的方式适应其步行行为，并根据环境变化来调整其结构。
考虑到这一点，日本大阪大学的研究人员最近创建了PedestriANS，这是一种双足机器人，可以根据周围环境的变化来改变其腿部的某些身体特征和动作。在SAGE的Adaptive Behavior杂志上，研究人员发表的一篇论文中介绍了这种新机器人，它可以使用一个简单的系统来改变其步行方式，该系统将其两条腿的运动和配置联系起来。
“我们的主要目标是开发能够处理干扰的机器人；未来这种机器人可以陪伴人类并在平坦的地面以及草皮和砾石等不平坦的地面上有效行走。”研究人员之一胡特海法·艾哈迈德（Huthaifa Ahmad）说道。“要实现这一目标，我们需要开发一种具有自适应形态的机器人系统；因为即使使用当今可用的最先进的双足机器人，正确的机器人主体定位和环境模型对于它们的正常运行也至关重要。”
由艾哈迈德（Ahmad）和他的同事开发的机器人PedestriANS依赖于执行器网络系统（ANS），这是他们先前工作中引入的设计概念。在过去的研究中，研究人员将相同的概念应用于其他几个应用程序中，包括机器人的身体，手臂和多条腿。
PedestriANS的插图。图片来源：Ahmad等
艾哈迈德说：“由于其可行性已在数项研究中得到了证明，因此目前正在研究中使用ANS原理来实现可适应的机器人，方法是利用安装在其身上的执行器之间的不同相互作用。”
艾哈迈德和他的同事开发的机器人的运动是由单个电动机产生的，并且其腿部通过ANS链接在一起。与其他基于复杂系统的双足机器人相反，PedestriANS具有相当简单的结构。机器人通过利用其腿部的物理特性及其不同组件之间的相互作用来适应周围环境的变化，从而导致一系列不同的步行行为。
艾哈迈德说：“机器人的行走行为通过改变ANS的执行器之间的相互作用而改变。” “要产生更好的行为，根据给定情况，机器人对特定连接方式的要求会有所不同。我们的工作表明，实现自适应机器人的最佳方法是使机器人能够调整自身的形态并利用其全身动力学。应对环境变化 ”
研究人员开发的双足机器人PedestriANS 图片来源：Ahmad
研究人员通过一系列实验评估了其机器人的性能。首先，他们观察了机器人适应不同地面材料的能力，重点研究了机器人的行走方式，稳定性，速度及其移动方向的变化，从而测试了机器人形态的变化如何影响其行走行为。
在分析了第一个实验中收集到的结果之后，艾哈迈德和他的同事们对机器人的设计进行了升级，使其可以在其支腿之间的不同连接模式之间自动切换。然后，他们进行了第二次评估，发现机器人在运动过程中如何调整其形态方面有了重大改进。在第二个实验中，PedestriANS可以根据其运行环境有效地产生适应性的步行方式。
将来，由这组研究人员开发的机器人可以用于完成涉及在不受控制且不断变化的环境中移动的任务。尽管PedestriANS可以更改其腿部之间的交互类型以产生最适合其环境的不同运动行为，但仍无法自主识别最适合特定情况的形态调整。研究人员计划继续在机器人上工作以实现这一重要功能，这对于机器人在没有持续的人工输入和指导的情况下进行操作是必不可少的。
艾哈迈德说：“我们研究的下一步将是实现一个控制系统，该系统可以使机器人在所有运动阶段都保持最佳性能，并自主选择合适的连接方式。” “此外，通过将ANS扩展为包括机器人的更多部分（例如上身），这将增加可能的形态变化，这反过来又反映了机器人的适应性。”
