跳高機器人Salto,實現1.75米/秒垂直跳躍

2020-12-23 百言千拍

一些最酷的新機器人技術的靈感來自生物-貓,壁虎,蟑螂,海膽,貽貝等! 這種生物靈感是有道理的——動物已經經歷了數百萬年的進化來使事情變得正確,並且我們可以通過研究動物的特殊特徵,行為和運動來學習很多東西。

今天發布在全新雜誌《科學機器人》上的最新技術採用了跳躍性很高的加拉加羚羊(一種非洲靈長類動物,又稱為叢林寶寶),增加了一些人類練習的跑酷運動,實在是獲得了受啟發的機器人Salto。 Salto代表「地形障礙物上的鹽鹼運動」,是加州大學伯克利分校開發的,旨在通過在瓦礫和崎rough的地形上快速行駛來幫助搜救現場的第一響應者。

加州理工學院的工程師研究了動物王國最垂直的敏捷生物,加拉戈(galago),它可以在短短四秒鐘內跳五次,從而獲得8.5米(27.9英尺)的總高度。 加拉戈具有在肌腱中存儲能量的特殊能力,因此它可以跳到僅靠肌肉無法達到的高度。 這種能量存儲技術稱為功率調製-一種在自然系統中發現的適應性設計(並在某些機器人中進行了設計),通過將肌肉能量存儲在伸展的肌腱中來增加可用於跳躍的峰值功率。 在加拉戈的情況下,當靈長類動物處於超蹲狀態時,它會存儲能量。

通過使用旨在增強功率調製的專用支腿機構,該團隊製造了Salto,這是一種輕巧的加拉哥大小的機器人,重量約為100克(3.5盎司),可以完全伸展到26釐米(10.2英寸)的高度。 Salto的腿具有機械方面的優勢,可讓其電動機在跳躍開始時在彈簧中存儲能量,以便在隨後的運動中以較高的功率釋放該能量。 例如,在試驗中,Salto腿上的彈簧在第一次跳躍時就存儲了能量,然後釋放的能量是單獨的電動機在下一次跳躍時所能提供的功率的2.94倍。

科學家開發了一種新的度量標準來測量垂直敏捷度,適當地稱為垂直跳躍敏捷度,他們將其定義為某物體在地球重力中一次跳躍所能達到的高度,乘以該跳躍發生的頻率。 Salto能夠實現每秒1.75米的垂直跳躍敏捷性,這是迄今為止所有機器人中最高的,高於牛蛙的垂直跳躍敏捷性(每秒1.71米),以及加拉戈的垂直跳躍敏捷性的78%(2.24) 米/秒)。

高級作者羅恩·菲林(Ron Fearing)表示:「通過將受生物啟發的設計原則與改進的工程技術相結合,使動物的敏捷性能匹配起來可能並不遙遠。」

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