《Science》最新研究成果!机器人每隔0.58秒就可跳1 米高,源自加州大学伯克利分校

弹跳,对于自然界的动物来说并不是一件难事,但当弹跳应用到保持自身平衡都略显困难的机器人身上就会非常惊艳。

正如上图美国国防高级研究计划局与波士顿动力共同研制的“沙蚤”弹跳机器人,其惊人的弹跳能力帮助它翻越各种障碍物,侦查目标。它的抗跌落能力与惊人的弹跳能力着实吸引了不少眼球。

但是我们今天主角并不是“沙蚤”,而是这款名为“SALTO”的跳跃机器人。这款机器人不仅入选IEEE Robotics,还荣登Science机器人子刊的创刊号,那“SALTO”究竟有什么魅力呢?

“SALTO”为一个单腿跳跃机器人,视频中他就像一个跑酷玩家轻松在墙壁之间弹跳。它来自加州大学伯克利分校(UC Berkeley)仿生微系统实验室(Biomimetic Millisystems Lab),它平均能每隔 0.58 秒进行一次高达 1 米的跳跃,其跳跃的敏捷性(重复跳跃过程中能达到的跳跃高度)为 1.7 m/s。

“SALTO”发表在Science上的论文题目为《通过系列弹性功率调制实现机器人垂直跳跃灵活性》。“SALTO”的开发者模仿非洲一种小型的灵长类动物夜猴的起跳姿势,他们认为夜猴能够实现最高垂直跳跃敏捷性源于它使用了一种功率调制策略来实现更高峰值功率。之前的机器人很少有使用系列弹性致动调制(实现方式是将系列弹性致动与可变机制的优点结合起来),而且由于马达动力的限制,目前最好的机器人的垂直跳跃高度敏捷性也仅为夜猴的 55%。他们使用一种专门的腿部机制(被设计用来提升能力调制)制造了一款弹跳机器人,它的垂直弹跳敏捷性是夜猴的 78%。并且,机器人从地面调至墙上然后从墙上跳开的净高度,要比单独一次跳跃的高度更高。结果表明,系列弹性功率调制这种致动机制能够让垂直敏捷性机器人成为一个分支。(如果需要完整的发表于Science上的文章可以联系大讲堂工作人员下载)

“SALTO”的开发者表示,SALTO与墙面接触时,电机会给系统泵进更多能量,不仅仅是驱动机器人离开墙面。

“SALTO”腿部设计加入了铰链和八条杠杆,当电机向其中一条施加扭矩时,其他的杠杆也会跟着转动,这时腿部会产生很大能量并向下方发出推力,机器就能更好跳跃起来,这就与夜猴跳跃时会先蹲伏一样的道理。

“SALTO”的跳跃表现虽然说还没有达到夜猴的那种程度,不过与其他弹跳机器人相比,算是有了不少的进步,研发团队也表示,未来还将继续研究新的运动模式来实现弹跳机器人的多级跳跃,说不定还会给机器人增加更加多的腿。

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