本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
任何尝试在细沙中移动的人——无论是沿着海滩奔跑还是在沙漠中驾驶——都知道松散的颗粒状地面给移动带来的困难。现在，借助六足机器人，一个研究团队已经确定了足部、轮子或其他推进方式的深度、方向和方位如何影响在沙子和其他类型的可变形表面上行进的能力。
许多小型有腿动物——更不用说机器人了——很难在天然基质上移动，如沙子、砾石、碎石、土壤、泥土、雪、草和落叶，这些基质与坚实的地面不同，会在压力下变形。“陆地动力学”的研究——相对于空气动力学或流体动力学——应该有助于工程师和设计师更好地理解如何在这些表面上行进，研究人员在3 月 22 日出版的《科学》杂志上报告说。(pdf)
由佐治亚理工学院物理学家丹尼尔·戈德曼领导的团队写道：“弄清楚这一点比研究在流体中运动还要困难。” “与这种‘流动地面’相互作用的复杂性可能与在流体中运动期间的复杂性相当甚至超过。”
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戈德曼和他的同事——加州大学伯克利分校的博士后研究员陈力，以及戈德曼实验室的博士生张廷楠——为他们的机器人 3D 打印了各种形状的腿，并开发了方程，可以准确预测每种腿类型如何移动这个 150 克重、13 厘米长的设备通过不同类型的颗粒状表面 [见下方视频]。这些方程描述并预测了这种类型的运动可能意味着，可以制造出能够穿越几乎任何地形的机器人和其他车辆，以及那些注定要遭受与火星探测漫游者“勇气号”相同命运的机器人和其他车辆。“勇气号”六年 7.7 公里的旅程在 2009 年末结束，当时它的轮子陷入了一片松散的火星土壤中。
这个始于 2007 年的项目的最新成果建立在早期的实验基础上。在 2009 年 2 月，戈德曼领导了一项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究 (pdf)，该研究描述了机器人如何才能最好地在颗粒状表面上“行走”。当时，他和他的团队建造了一个六足、30 厘米长的“沙地机器人”——重 2.3 公斤——它可以适应表面变化，沿着一条装满罂粟籽的 2.4 米长的轨道行进。
就像戈德曼目前的机器人一样，“沙地机器人”也使用六个形如撇号的“c 形腿”行进。该实验的主要教训之一是，减慢“沙地机器人”腿部的移动速度可以让沙子更像固体表面。研究人员能够让“沙地机器人”以每秒 30 厘米的速度移动（仍然只有它在坚实地面上移动速度的一半）。
研究人员表示，在这两项实验中，凸起的 C 形腿比直的桨状腿效果好得多，因为前者有助于机器人产生大的升力和小的身体阻力。更直的腿会更深地陷入沙子中。