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“夜猴”跳躍機(jī)器人驚艷全球,敏捷性達(dá)到每秒1.7米
2018-08-18
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       這個(gè)微型跳躍機(jī)器人名為Salto,體重僅有100g,是目前最敏捷、跳躍能力最好的有腿跳躍機(jī)器人,平均每隔0.58秒就可以進(jìn)行一次高達(dá)1米的跳躍,跳躍敏捷性為1.7 m / s。
 


       Salto的設(shè)計(jì)靈感來自于自然界中最佳跳高運(yùn)動(dòng)員之一——夜猴(galago)。夜猴是一種小型的非洲靈長類動(dòng)物,體重只有幾公斤,單次跳躍就能超過高高的灌木叢(約2米)。

       研究者稱,有效的跳躍運(yùn)動(dòng)不僅僅指跳躍的高度,還在于跳躍的頻率。此處的“敏捷性”指的是微型機(jī)器人在不斷重復(fù)跳躍過程中能達(dá)到的跳躍高度,更專業(yè)的說法是“跳躍系統(tǒng)在進(jìn)行重復(fù)跳躍運(yùn)動(dòng)時(shí)能達(dá)到的最大平均垂直速度”。為了達(dá)到高度敏捷性,不僅要跳的高,還要跳的頻繁。提升敏捷性涉及到提升跳躍高度或跳躍頻率,或著兩者都提升。

       Salto的基本跳躍單元與常見的跳躍機(jī)器人類似:彈性元件,如彈簧。不同的是,Salto跳躍系統(tǒng)中的彈性元件(有點(diǎn)類似橡膠的能夠扭曲的彈簧)是串聯(lián)放置的,從而獲得串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器(SEA)。串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器性能很好,不僅有助于保護(hù)電機(jī),還能進(jìn)行力控制,使得跳躍系統(tǒng)能夠被動(dòng)恢復(fù)一些能量,并且能夠進(jìn)行功率調(diào)制。
 


       夜猴的肌肉和肌腱就類似人工系統(tǒng)中的彈簧。然而,研究者實(shí)現(xiàn)Salto高敏捷跳躍系統(tǒng)主要模擬了夜猴另一提高其跳躍能力的特點(diǎn):具有可變機(jī)械增益(mechanical advantage,MA)的腿。夜猴腿部的結(jié)構(gòu)以及其跳躍時(shí)的技巧,使得夜猴的跳躍能力比單獨(dú)使用肌肉時(shí)獲得驚人的15倍提升!這才是研究人員為Salto尋找的秘密武器。

       炫酷的Salto已經(jīng)能夠輕松彈離墻面玩“跑酷”運(yùn)動(dòng)(Parkour)——利用垂直墻面增加Salto的彈跳高度或者改變彈跳方向。當(dāng)然,你可能已經(jīng)注意到Salto目前還沒有很多感知能力,其跳躍運(yùn)動(dòng)也是開環(huán)的。Salto利用旋轉(zhuǎn)慣性尾定位自身,但其尚不能獨(dú)立適應(yīng)不同的表面。

       研究人員稱,下一步計(jì)劃包括研究新的運(yùn)動(dòng)模式以及集成傳感器實(shí)現(xiàn)多級(jí)跳躍。此外,還有可能增加一條腿(或三條腿)進(jìn)行有意思的研究,但至少在近期,將繼續(xù)挖掘單腿版本的Salto的潛力。
 


       這種可變機(jī)械增益結(jié)構(gòu)如何提升其他平臺(tái)的性能和效率,我們拭目以待。

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