荷蘭機器人可像人類一樣直立行走
北京時間5月26日消息，據國外媒體報導，荷蘭的科學家日前稱，他們最近成功地研製出一款新型機器人。與眾不同的是，這款機器人可以像人類一樣直立行走，無論是行走的姿態還是每一步伐的距離，都幾乎與人類完全一樣。
教會機器人起立行走是一件非常複雜的事情。行走機器人出現於20世紀70年代，其應用領域大致可以分為兩類。第一類源自工業機器人界，在這裡所有活動都按固定的程序進行，其主要局限性在於成本太高、能耗過大且靈活度不夠高。在依據人類行走設計行走機器人領域，荷蘭代夫爾特理工大學一直是處於先鋒地位，其應用策略為更靈活和節能的人類行走。代夫爾特理工大學的博士生達安•霍伯倫首次論證了，「向前倒」是一種調節平衡的行為，機器人可以同時實現高能效和高穩定性。他的突破性成就在於，首次發明了一個有效測量人類行走穩定性的恰當方法，因為傳統的觀點認為「向前倒」是一種不穩定的運動。接下來，他構建了一個新機器人「弗萊姆」，並用它來展示改進的性能。
「弗萊姆」由7個電動機和1個平衡機件組成，在許多算法的操控下保持了高水平的穩定平衡。例如，「弗萊姆」可以應用平衡機件提供的信息，將兩腳距離分開略遠以防止可能的摔倒。霍伯倫表示，「弗萊姆」是世界上最先進的行走機器人，至少是應用人類行走作為起動原理的機器人範疇中的佼佼者。研究人員們運用行走過程建模製造了行走更自然的兩條腿的機器人。對行走過程的深入了解將有助於人們通過改良的診斷、訓練和康復器械等來解決許多行走困難。荷蘭代爾夫特大學正與阿姆斯特丹自由大學的運動科學家們一同，致力於這個領域的研究。霍伯倫拿踝關節舉了個例子：踝關節是一種彈簧類型，代表了最高的彈性水平，因此霍伯倫對「弗萊姆」的踝關節所做的研究為運動科學家們提供了對行走過程的進一步了解。
在此前進行的實驗中，這款機器人總是會在行走過程時不斷跌倒，它在直立行走時會稍稍前傾，步伐會更短一些。這種機器人的關鍵部分在於其「大腦」，它的紅外眼和控制電路相連，控制電路會在需要的時候引導它改變步法。此前的研究顯示，人體內的動力控制系統包含了多個層級，肌肉和脊髓之間的交互作用主要取決於其本身，直至需要大腦來進行更高級別的控制。這一關係可以解釋為什麼有些癱瘓患者在踩腳踏車時腿可以動，卻無法站立起來行走。這也是他們研究的核心之處。他還指出，通過研究機器人來進一步了解人體各個不同部分如何在行走時互相協作，對於改進人體衛生保健有著實質性的作用。它不僅能讓人們設計出更好的假肢修補方法，還能幫助臨床醫學專家和病人齊心協力治療病人的脊髓和其它重病，使之重新恢復運動能力。
荷蘭科學家表示，他們研究的目標不僅僅是為了推進機器人技術，還旨在進一步了解步行力學，然後將其應用於人類的修復術和彌補術，甚至於改進運動性能。目前的實驗室已經組建過許多不同設計的行走機器人，其中包括一個擁有靈活膝蓋的機器人模型，它可以準確模仿人的行走，其每單位重量和距離消耗的能量媲美人類步行者。
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