在机器人探索这个物理世界的漫漫征途中，一个永恒的难题始终横亘在前：如何摆脱机械的僵硬，去拥抱生命的灵动？传统的轮式或履带式机器人，是平坦大道的王者，却往往在崎岖不平的废墟或狭窄的管道中，显得力不从心。为了打破这道“刚性”的枷锁，全球的科学家们，正前所未有地，将谦卑的目光，投向了自然界——那个最古老、也最伟大的设计师。
最近，来自意大利比萨圣安娜高等学校等多家顶尖研究机构的团队，便从两种看似毫不相干的生物——千足虫与豪猪——身上，汲取了双重的、深刻的灵感，并由此锻造出了一款名为Porcospino Flex的单履带机器人。
[灵感来源：千足虫（左）；豪猪（右）]
这项发表于机器人领域期刊《Robotics》的成果，其最核心的突破，在于为这台机器，装上了一根通过3D打印一体成型的、拥有柔性顺应能力的“脊椎骨”。这不仅使其机动性大幅提升，更成功地为其“瘦身”600克，能耗也随之降低了15%。这不仅是一次硬件的创新，更是一场关于“如何向生命学习”的、优雅而深刻的仿生学实践。
一身柔骨：一场千足虫与豪猪的“基因重组”
Porcospino Flex的设计哲学，完美地体现了仿生学的魅力，它是一场跨物种的“基因重组”。
它的运动灵魂，借鉴了千足虫。 千足虫那分节的、柔韧的身体，通过节段间的协同收缩与伸展，产生一种高效的、波浪式的推进力，使其能在任何复杂的表面上如履平地。Porcospino Flex同样采用了这种分节、柔性的身体结构，使其能够像千足虫一样，优雅地扭动“腰身”，去适应地形的任何起伏。
而它的“皮肤”，则源自豪猪。 豪猪满身的尖刺，是其强大的防御武器，同时也赋予了它一种谨慎而稳健的移动姿态。Porcospino Flex的履带上，同样布满了弹性的“尖刺”。当机器人需要攀爬障碍物时，这些“刺”能够提供额外的、关键的抓地力，如同登山者的冰镐，帮助它牢牢地“抓住”地面。
然而，这部机器最引人注目的创新，无疑是那根连接起这一切的“脊柱”——一根由“超材料结构”（meta-material structure）设计的、连续统一的柔性体。
与其前代版本那种由多个独立的“椎骨”和柔性关节繁琐拼接的方式不同，Porcospino Flex的脊柱，是一整个通过3D打印技术，一体成型的部件。
这根由16个节段和15个凹槽构成的脊柱，可以在水平方向上，实现最大120度的惊人弯曲。更重要的是，它在垂直和扭转方向上，也具有一种“被动顺应性”。这意味着，当它遇到地面上的凸起或沟壑时，其身体可以像真正的蛇或蠕虫一样，自动地、无需任何复杂传感器和算法干预地，去贴合地形的轮廓。这是一种更底层、更接近生命本质的智能。
3D打印的赋能：当体重直降600克
Porcospino Flex的诞生，离不开增材制造（3D打印）技术的深度赋能。正是这项技术，使其在制造工艺与整体性能上，实现了对前代的飞跃式超越。
[Porcospino Flex的三维示意图]
旧版本的脊柱，是由40个独立的打印件繁琐组装而成，耗时耗力，且大量的连接点，都是潜在的故障源。而Porcospino Flex的脊柱，则是一个连续的、无缝的整体。这带来的好处，是立竿见影的：
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显著的减重： 通过采用晶格化的超材料结构和一体化设计，新机器人的总重量，从4200克成功降至3600克，足足减轻了600克。对于一个移动机器人而言，更轻的体重，直接等同于更高的敏捷性、更快的速度和更低的能耗。
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生产效率与成本的优化： 一体化的设计，极大地简化了生产与组装环节，为未来的快速迭代与规模化应用，铺平了道路。
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结构强度的提升： 新设计消除了所有脆弱的螺栓连接点，使得整个结构在受到冲击时，应力可以被更均匀地分散，极大地降低了在复杂环境中因碰撞而损坏的风险。
征服复杂地形：一场关乎“顺应性”的胜利
理论的优雅，最终在严苛的实际测试中，得到了完美的验证。
[完整脊柱原型的最大偏航弯曲（左）和最大俯仰弯曲（右）]
[完整脊柱原型（红色部分为TPU，白色部分为ABS）：左图为最大偏航弯曲状态，右图为最大俯仰弯曲状态。]
在室内测试中，Porcospino Flex轻松地征服了一个70毫米高的方形台阶。其柔性的脊柱，被动地向上弯曲，使整个身体如行云流水般，“翻”上了台阶。在户外，无论是在长满青草的不平坦地面上，还是在坚硬的沥青路面上，它都展现出了强大的环境适应性。
[Porcospino Flex攀爬70毫米高的单个台阶]
在户外，它同样表现出色。无论是在长满青草的不平坦地面上进行转向测试，还是在沥青路面上攀爬70毫米高的人行道边缘，Porcospino Flex都成功完成了任务。特别是在草地上，转向是对机器人牵引力和机动性的双重考验，而Porcospino Flex凭借其独特的设计，证明了自己强大的环境适应性。
[Porcospino Flex在草地不平坦地形上进行户外测试]
这些实验结果有力地证明，Porc-ospino Flex的设计，是一次教科书级别的成功。它不仅是一台性能更强的机器人，更重要的是，它为整个行业，展示了一种全新的、融合了仿生学、超材料设计与3D打印技术的、极具潜力的设计范式。
未来，这种更轻、更高效、更坚固的“机械生物”，有望在搜救、工业巡检、农业乃至行星探索等领域，大放异彩。它就像一个不知疲倦的、拥有“柔骨”的探险家，能够深入那些对人类或其他传统机器人而言，过于危险或狭窄的“禁区”，为我们带回最宝贵的信息。
参考链接：https://www.mdpi.com/2218-6581/13/5/76
