图片：凯特琳·约翰逊/德克萨斯农工大学工程学院（Texas A&M Engineering） 2003年在美国国家航空航天局（NASA）工作期间，机器人学与自动化设计实验室（Robotics and Automation Design Lab，简称RAD Lab）主任罗伯特·安布罗斯（Robert Ambrose）博士设计了一款没有固定顶部或底部的机器人。这个完美的球形机器人RoboBall永远不会翻倒，其独特形态使其能够抵达轮式或腿式机器无法触及的区域——从最深的月球陨石坑到崎岖不平的海滩沙地。他的两名学生制作了首个原型机，但随后安布罗斯搁置了这一构想，转而专注于为宇航员开发可驾驶的探测车。

2021年安布罗斯抵达德州农工大学（Texas A&M University）时，他看到了重燃这一构想的机会。凭借校长研究计划（Chancellor’s Research Initiative）和州长大学研究计划（Governor’s University Research Initiative）的资金支持，安布罗斯让RoboBall重获新生。

如今，在最初构想提出二十年后，RoboBall机器人正在德克萨斯农工大学（Texas A&M University）的校园内滚动行进。

在研究生里希·詹格尔（Rishi Jangale）和德里克·普拉维切克（Derek Pravecek）的推动下，RAD实验室致力于将新型球形机器人RoboBall送入未知地形。

Jangale 和 Pravecek 都是 J·迈克·沃克 66 届机械工程系（J. Mike Walker ’66 Department of Mechanical Engineering）的博士生，他们在重启这一项目方面发挥了重要作用。

"安布罗斯博士（Dr. Ambrose）给了我们一个非常棒的机会。他让我们能够完全按照自己的想法来研究RoboBall，"2022年开始参与该项目的詹加尔（Jangale）表示，"我们自主管理团队，可以自由决定RoboBall的技术发展方向。"

让球继续滚动 | 视频：洛根·金克斯（Logan Jinks）/德克萨斯农工大学工程学院（Texas A&M Engineering）

普拉维切克（Pravecek）也表达了这种自由感。"我们作为真正的工程师从事工程任务。这项研究教会了我们课本之外的知识，"他说。"这确实是两全其美的最佳选择。"

该项目的核心理念是打造一个"气囊中的机器人"。目前并行开发了两个版本：直径2英尺的RoboBall II原型机专注于试运行测试，用于监测功率输出并验证控制算法；而直径6英尺的RoboBall III则被设计用于实际任务，可搭载传感器、摄像机或采样工具等有效载荷。

即将进行的测试将继续把RoboBall带到户外环境。RAD实验室（RAD Lab）的研究人员正计划在加尔维斯顿海滩进行实地试验，以展示从水域到陆地的过渡能力，在真实环境中测试该机器人的浮力与地形适应性。

"传统车辆在急转弯时会熄火或翻车，" 詹格尔（Jangale）解释道。"这款机器人可以从水中滚上沙滩，无需担心方向问题。它能去其他机器人去不了的地方。"

RoboBall多功能性的设计因素也带来了一些挑战。一旦密封在保护壳内，只能通过电子方式访问机器人。任何机械故障都意味着需要拆解外壳，并在层层线缆和执行器中排查问题。

RAD实验室研究人员与RoboBall III同行。| 图片来源：艾米丽·奥斯瓦尔德（Emily Oswald）/德克萨斯农工大学工程学院（Texas A&M Engineering）

普拉瓦切克（Pravacek）表示："故障诊断可能令人头疼。如果电机故障或传感器断开连接，你无法直接打开面板检修，必须拆解整个机器人并重新组装。这就像在滚动的球体上进行心脏手术。"

RoboBall的创新性意味着团队常常在没有蓝图的情况下运作。

"每项任务都是全新的，"詹加尔（Jangale）表示。"我们完全依靠自己。目前没有任何关于这种尺寸的软壳球形机器人自主滚动的文献记载。"

尽管面临这些挑战，学生们仍惊讶地发现，机器人的表现屡次超出预期。

普拉韦切克（Pravecek）表示："当它做出我们意想不到的事情时，我总是感到惊讶，这依然像魔法一样神奇。"

该团队创造了新纪录，RoboBall II的时速达到了20英里，约为其理论功率输出的一半。普拉韦切克（Pravecek）表示："我们没预料到这么快就能达到这个速度，这令人振奋，也开辟了新的目标。现在我们正朝着更远的目标迈进。"

安布罗斯认为，这些反应证明了当工程师拥有探索空间时，学生主导的创新就能蓬勃发展。

Rishi Jangale 和 Derek Pravecek 与 RoboBall III。 图像：艾米丽·奥斯瓦尔德（Emily Oswald）/德克萨斯农工大学工程学院（Texas A&M Engineering）

他表示："里什（Rishi）和德里克（Derek）拥有的自主权正是这类项目所需要的。他们不仅是在执行指令——更是在创造下一代勘探工具。"

长期目标包括实现自主导航与远程部署。该团队希望看到RoboBall能够从月球着陆器上部署，用于测绘陡峭的环形山壁；或从无人驾驶飞行器上发射，以勘测地球上的灾后地貌。每个球形机器人将具备地形测绘、向操作人员回传数据的能力，甚至可在难以抵达的区域部署探测仪器。

詹格尔（Jangale）表示："想象一下在飓风过后部署一群这样的球体。它们能够绘制洪水淹没区域地图、寻找幸存者并传回关键数据——整个过程完全无需人类冒险。"

随着RoboBall项目的持续推进，学生主导的研究成果得到了充分展示。

安布罗斯（Ambrose）表示："工程学是最纯粹的解决问题之道。赋予创造性思维挑战与探索的自由，创新便会化为现实。"