“脖子以下全是腿”,全世界最会跳跃的机器人来了!
转载 2017-07-04 07:13 麻省理工科技评论 来源:麻省理工科技评论重约100g,站起来只有十寸高(约 26 cm),这个机器人却能平均每隔 0.58 秒进行一次高达 1 米的跳跃。如果这个机器人身高 170 cm的话,那么它能跳到大约 6.46 米的高度!
这个跳跃机器人就是Salto-1P。而且,它的弹跳本领还不仅仅限于此,它能够连续跳跃和垂直跳跃。也就是说,它可以跳到墙上再弹开。
Salto-1P的名字来源于“地形障碍上跳跃运动 (SAltatorial Locomotion on Terrain Obstacles )”,由加州大学伯克利分校的研究人员开发,灵感源于地面上最擅长跳跃的动物——嬰猴。
经过一系列的仿生研究,科学家们为Salto-1P的大腿设计了变机械机构。最后,Salto-1P可以做到在跳跃前“蓄力”,跳跃时大腿变形释放力量,通过弹簧存储的能量实现高达 14 倍重力加速度的性能。
图丨不同动力系统的弹跳能力比较:时间周期为4s,自左向右分别为并联弹性体驱动的EPFL跳跃机器人、刚性的Minitaur机器人、串联功率调节式驱动的夜猴仿生跳跃机器人(本文)以及动物夜猴。每个箭头代表一次跳跃运动;箭头右侧数字分别表示跳跃高度和跳跃周期;顶部数字表示敏捷性。
在跳跃的过程中,Salto-1P有 92% 的时间将处于空中。而为了实现连续跳跃,机器人会在半空中使用“尾巴”和两个小螺旋桨控制姿态,迎接下一次落地弹跳。
图丨Salto的跳跃能力已经接近牛蛙
2016年12月,加州伯克利大学博士生 Duncan Haldane研发了第一代 Salto 机器人,并在当时登上了《机器人科学》(Science Robotics)的封面,相关论文被IEEE/RSJ 智能机器人和系统国际会议(IROS)收录 。不过,这个旧版本只有一条尾巴,而没有新版本的两个螺旋桨,因此只能够改变俯仰角进行飞行(机翼平面与水平面的夹角,飞机“点头”时改变的角)。这意味着它只能向前后方向跳,而且只能连续跳几次,因为之后它就会因为侧面失去平衡而倒下。
可以看出来,新版本的两个小螺旋桨(形态类似四旋翼无人机上的螺旋桨)非常关键。这些螺旋桨使得机器人能够在另外两个方向翻滚角和偏航角(分别为飞机“摇头”、“侧头”时改变的角度)进行姿态校正,从而提供了机器人落地后再次弹跳的可能。
图丨Salto“腿部”的机械结构
不过科学家们开发这种机器人可不是为了耍酷,他们希望借此研究跳跃运动的控制。显然,他们已经初步实现了这个目标。
据研究者Duncan Haldane 和 Justin Yim 透露,他们的下一步研究包括以下几个方向:
1、改进控制,让机器人更好地适应障碍物和复杂地形;
2、改进着陆控制;
3、开发多次跃墙的策略算法;
4、进行可能的能量优化研究。
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