海龟在出生时的存活率极低。
圣母大学的机器人专家开发出了机器人海龟，他们表示，这些机器人可用于帮助真正的海龟，并推动机器人学其他领域的发展。
“研究动物以启发机器人设计，确实是机器人学领域的常见做法，”圣母大学的机器人专家Yasemin Ozkan-Aydin说道。
海龟出生后的最初几天往往充满艰险。
幼龟面临多种捕食者的威胁，包括螃蟹、鸟类和鱼类，此外还面临海滩栖息地遭受侵蚀的问题，而这些栖息地正受到气候变化和环境退化的威胁。事实上，据估计，只有每1000多只幼海龟中的一只能够长大成年。
然而，美国圣母大学的研究人员已开发出机器人海龟，他们希望这些机器人有朝一日能够引导幼海龟游向大海，从而提高这一濒危物种的存活几率。此外，专家表示，能够模仿海龟独特步态的机器人，可推动机器人学其他领域的发展，涵盖从太空探索到搜救行动等多个方面。
在以下问答中，圣母大学电气工程助理教授Yasemin Ozkan-Aydin介绍了该项目的情况，并解释了为何打造机器人海龟对机器人专家而言是一项特别有意义的成就。
为什么海龟会引起机器人专家的兴趣？
“海龟的运动方式十分独特，它能够在消耗极少能量的同时适应不同地形（水下、沙地）。这种多功能性归因于其独特的身体形状、鳍的形态以及多样的步态模式。
“要模仿这种适应能力，需要深入理解形态、柔韧性和步态如何与环境相互作用，以及动物如何据此调整其运动策略。这一知识备受机器人专家关注，因为他们力求提升机器人运动时的性能、适应能力和稳健性。”
机器人海龟是如何设计和制造的？
“我们的海龟机器人并非基于单一物种设计，而是融合了多种海龟的特点。我们研究了不同物种的运动模式，包括红海龟（Caretta caretta）和棱皮龟（Dermochelys coriacea），并将其中最有效的特点融入模型，以最大限度地提升机器人的适应能力和多功能性。该机器人的尺寸和结构是依据幼海龟的体形建模的。
“我们机器人的关键部件包括：椭圆形的机身框架、四个可独立由伺服电机驱动的鳍、基于Arduino的机载控制单元、一个IMU传感器以及一块电池。机身框架和鳍的连接件采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）材料进行3D打印。硅胶鳍旨在模拟海龟鳍的柔韧性和硬度，采用DragonSkin 20硅胶材料浇铸成型。”
你们的团队在制造机器人海龟的过程中遇到了哪些挑战？
“鉴于我们专注于沙地运动，我们在最初选择驱动器时遇到了一个显著的挑战。这些驱动器在沙地中表现不佳，常出现沙粒卡入齿轮以及易损坏等问题。
“此外，为鳍选择最佳材料和形状的过程也需要投入大量精力进行探索。”
制造机器人海龟如何推动机器人学的发展？
“机器人海龟可应用于多个广泛领域：
“搜救行动：该机器人能够适应各种地形，因此非常适合执行搜救任务，尤其是在灾区和沿海等具有挑战性的环境中。
“环境监测：配备合适的传感器后，这些机器人可用于采集环境数据，协助监测气候变化、污染水平及其他环境参数。
“基础设施维护：该机器人的地形穿越能力可应用于基础设施检查和维护工作，例如管道检测或输电线路巡检。
“太空探索：从海龟身上习得的运动原理可为外星探测车的设计提供参考，增强其在崎岖且难以预料的行星地形上行进的能力。
“教育：该项目还为教学提供了一种富有吸引力的动手实践工具，通过展示仿生设计的力量，激励下一代科学家和工程师。”
机器人海龟如何帮助真正的海龟？
“机器人海龟有助于我们应对海龟行为和保护方面的多个问题。了解海龟如何使其运动方式适应多样化的环境，有助于为保护海龟的策略提供参考。例如，它可以指导海滨开发项目的设计，使其兼顾海龟的洄游路线和筑巢习性。
“此外，我们的仿海龟机器人以生物数据为驱动，并具备海龟的形态特征，使研究人员无需使用活体动物，即可探究海龟特定特征的影响与益处。另一项颇具前景的应用是利用这些机器人，将幼海龟从巢穴安全引导至大海，从而降低它们在这一关键时期面临的风险。”
机器人专家研究并模仿动物运动是否普遍？
“研究动物以启发机器人设计，确实是机器人学领域的常见做法。
“存在一个名为‘仿生机器人学’的多学科研究领域，研究人员从自然界的设计、机制和功能中汲取灵感，以开发创新的机器人系统。”
