杜克大學打造20腳「Argus」機器人 以全向移動設計顛覆傳統機器人學

20隻腳、無前後之分：Argus機器人重新定義機器人設計

美國杜克大學研究團隊開發出一款顛覆傳統設計原則的新型機器人系統，該設計捨棄模仿人類或動物的外型思維，轉而以「全方向均勻運動」為核心設計理念。

在此概念引導下，研究團隊透過模擬超過1,500種機器人構型，最終找出接近理論性能極限的設計方案。由此誕生的機器人被命名為「Argus」，沒有明確的前方或後方，擁有20隻模組化伸縮腿，以放射狀排列於中央核心周圍，每隻腿都配備一具深度攝影機。

研究團隊表示，這種非傳統的結構使Argus能在多種地形上高效移動與穩定，並在不同環境中執行複雜的空間機動操作。

等向運動設計原理

Argus的能力源自研究團隊以數學推導出的設計原理——「動態等向性」（Dynamic Isotropy）。目前大多數先進機器人系統，包括四足機器人、人形機器人及傳統無人機，在此指標上的評分通常低於0.6。相比之下，Argus達到了0.91，接近理論最大值。

這種高度對稱性在幾乎所有關鍵機器人指標上都帶來性能提升，包括軌跡追蹤、能源效率、抗損傷韌性、穩健性，以及複雜地形導航成功率。該原理也可作為通用評估框架，適用於現有的各類機器人平台。

Argus整合了「全身驅動」與「全身感知」的設計，使運動與感測能協調運作。其20隻模組化伸縮腿依照「正十二面體」幾何結構排列——這種由12個正五邊形面構成的結構，能產生高度均勻的力量分佈與視覺覆蓋範圍。此配置讓機器人在每個方向都能保持平衡的加速度與一致的視野，無需固定的前方或後方，在各種環境中實現高度適應性的移動能力。

實地測試表現驚人

研究人員表示，在杜克大學校園內進行的實驗結果令人驚豔。Argus在沙地、森林小徑、草地、混凝土及濕滑表面上都能順暢通過，無論朝向為何，甚至能克服高達5英吋（約12.7公分）的障礙物。

被推動後，Argus能迅速恢復穩定；即使有3隻腿受損，仍可維持移動，展現出強大的容錯能力。該機器人還能在接近全速的情況下攜帶10磅（約4.5公斤）的負載，同時保持平衡與機動性。

在移動之外，Argus還能透過交替使用不同子集的腿提供支撐與推力，攀爬垂直牆面。它也能在持續滾動的狀態下追蹤並推動一個3英呎（約91公分）的立方體，展示了在變化條件下協調感知與運動的能力。這些能力完全在模擬環境中透過學習獲得，再轉移至真實世界環境，充分凸顯了底層設計框架的強大實力。

超越單一機器人的深遠意義

這項研究的意義遠不止於單一機器人。「動態對稱性」提供了一套通用數學方法，可用於評分、比較和設計基於運動均勻性的機器人系統。研究附帶的大規模模擬掃描涵蓋超過1,500種形態，可供其他研究團隊進一步探索設計空間。

研究團隊表示，Argus是一個更廣泛機器人類別的早期示範——這類機器人不以生物仿生為基礎，而是圍繞著平衡、不分方向的性能這一基本原理而打造。

領導此研究並主持杜克大學通用機器人實驗室的Boyuan Chen表示：「我們不只是想要能聽從指令的機器人，我們想要的是能幫助我們了解世界中無法以其他方式學到的事物的機器人——而這有時意味著，要先發現適合提問的正確身體。」

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