机器人领域的新热潮：群体智能与 GRASPion 机器人的突破

机器人领域正掀起一股热潮 —— 人们对能够自组织执行复杂任务的机器人群体充满期待。既然庞大的鱼群和昆虫群体能做到这一点，那么机器人为何不可？然而，要对大量机器人进行编程，使其在近距离内相互协作，既不碰撞又能高效工作，实则困难重重。传统控制系统不仅在这类场景中部署成本过高，协调所有机器人的过程也极为复杂。

主动物质研究：从简单交互到群体智慧

这些挑战促使该领域的研究人员将目光投向主动物质研究领域。该领域致力于探索大量个体如何通过简单交互产生复杂行为。由于这类研究需要大量机器人，“简单性” 成为关键。正因如此，依靠类似牙刷刷毛振动移动的 “ bristlebots ”（如 Hexbugs）变得尤为流行。

但对许多研究领域而言，这类机器人功能过于单一。例如，若要研究机器人间的交互，它们需要配备多种传感器。为填补这一空白，同时保持主动物质研究的可行性，比利时列日大学的研究团队开发了GRASPion—— 这是一款开源、兼容 Arduino 的 bristlebots 机器人，搭载了传感器和无线通信设备。

GRASPion 的设计：精巧结构与模块化功能

机身设计：

机器人机身采用 ABS 塑料 3D 打印，呈椭圆形状，长约 60 毫米、宽 30 毫米、高仅 9 毫米（不含腿部）。流线型结构在保证结构完整性的同时，将总重量控制在 6 克左右。

运动系统：

机器人通过四条 3D 打印腿 “行走”，腿部与垂直方向呈微小角度安装。腿板通过螺丝固定，可拆卸更换，便于应对磨损或损坏。腿板与机身之间的小楔块使机器人前倾，确保运动更稳定。根据研究需求（精度或耐用性优先），可选择不同的腿部设计，这些细节优化让 GRASPion 能稳定实现可控轨迹运动。

动力系统：

机身内部安装两个独立振动电机。通过板载固件调节电机电压和极性，GRASPion 可实现前进、转向，甚至随机扩散运动。

硬件与扩展性：开源生态与集成能力

核心架构：

系统基于 Adafruit QtPy SAMD21 开发板，采用 Arm Cortex M0 + 处理器，通过 Arduino 生态系统实现低成本与易用性。次级 AVR 协处理器负责充电、红外通信等底层任务，研究人员可通过熟悉的 Arduino IDE 专注于高层行为编程，无需关注硬件管理。

传感器与模块：

板载硬件包括用于机器人通信的红外发射器和接收器、三轴磁力计、可编程 RGB LED、闪存及环境光传感器。前置模块化扩展区目前集成了接近探测器、颜色传感器和手势传感器，且预留了进一步扩展空间。

应用场景：长续航与低门槛普及

GRASPion 单次运行时间超过 90 分钟，适合在教室或实验室中部署机器人群体，开展长期连续实验。与以往研究平台不同，它不仅提供设计文件，还作为现成的商用产品推出，大幅降低了教育工作者和研究人员的使用门槛。

这一创新设计为主动物质研究和群体机器人技术提供了更灵活、易扩展的平台，有望推动机器人自组织协作领域的进一步突破。