變形機器人GOAT：挑戰極限地形的全新典範

從能在近乎垂直的巖壁上奔跑的山羊，到能將自己捲成保護球的犰狳，動物們早已演化出適應環境變化的能力。然而，對於自主機器人來說，每當預定路徑出現變化，都是一場巨大的物理與計算挑戰。為此，瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）工程學院CREATE實驗室的Josie Hughes帶領團隊，開發出一款名為GOAT（Good Over All Terrains）的變形機器人，它能像動物一樣靈活地穿越各種地形，並在此過程中開創了機器人運動與控制的全新典範。

GOAT的設計兼具靈活性與耐用性，能夠在移動過程中從平坦的「探測車」形態變形成球體。這種能力讓它可以在駕駛、滾動甚至游泳之間自由切換，且消耗的能量遠低於帶有四肢或附件的機器人。Hughes解釋道：「大多數機器人只計算從A點到B點的最短路徑，但GOAT還會考慮移動方式。例如，它可以直接遊過溪流，而不是繞道而行；若遇到丘陵地形，它會以球體形態被動滾下山坡，節省時間與能量，然後在不再適合滾動時切換回探測車模式。」

這項研究已發表於《Science Robotics》期刊。CREATE團隊從蜘蛛、袋鼠、蟑螂和章魚等動物身上汲取靈感，設計出這款高度順應環境的機器人。GOAT的主體由兩根交叉的彈性玻璃纖維桿和四個無輪緣的電動輪組成，並透過兩條絞盤驅動的纜線改變框架結構，最終像肌腱一樣收縮成球體。電池、電腦和感測器等裝置則被置於框架中央，重量可達2公斤，在球體模式下受到良好保護，就像刺蝟保護自己的腹部一樣。

CREATE實驗室的博士生Max Polzin指出，GOAT的順應性讓它只需配備衛星導航系統和慣性測量單元，就能在極端地形中導航，完全不需要攝影機。Polzin表示：「大多數在極端地形中移動的機器人需要大量感測器來確定每個馬達的狀態，但GOAT憑藉其順應性，無需複雜的感測裝置。即使對環境知之甚少，它也能利用環境找到最佳路徑，也就是阻力最小的路徑。」

未來的研究方向包括開發更先進的演演算法，以充分發揮變形機器人的獨特能力，並根據不同需求調整GOAT的尺寸。研究人員認為，這款裝置在環境監測、災難應變甚至外星探索等領域都有廣泛的應用潛力。Hughes表示：「像GOAT這樣的機器人可以快速部署到未知地形中，只需極少的感知與規劃系統，就能將環境挑戰轉化為計算資產。透過結合主動重組與被動適應，下一代順應性機器人甚至可能超越大自然的靈活性。」