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“夜猴”跳躍機器人驚艷全球,敏捷性達到每秒1.7米
2018-08-18
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       這(zhe)個微型跳(tiao)躍(yue)機(ji)器(qi)人名(ming)為(wei)Salto,體(ti)重僅有(you)100g,是目(mu)前最(zui)敏捷(jie)、跳(tiao)躍(yue)能力最(zui)好的(de)有(you)腿跳(tiao)躍(yue)機(ji)器(qi)人,平均每隔0.58秒就可以進行一次(ci)高達(da)1米的(de)跳(tiao)躍(yue),跳(tiao)躍(yue)敏捷(jie)性為(wei)1.7 m / s。
 


       Salto的(de)設計(ji)靈感(gan)來自于自然界中(zhong)最(zui)佳跳(tiao)(tiao)高(gao)(gao)(gao)運動員之一——夜(ye)猴(galago)。夜(ye)猴是一種小型(xing)的(de)非(fei)洲(zhou)靈長類動物,體重只有幾公(gong)斤,單次跳(tiao)(tiao)躍(yue)就能超過(guo)高(gao)(gao)(gao)高(gao)(gao)(gao)的(de)灌木(mu)叢(約2米)。

       研究者稱,有效的(de)跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)運(yun)(yun)動不(bu)(bu)僅僅指跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)的(de)高(gao)度(du)(du),還(huan)在于(yu)跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)的(de)頻率(lv)。此處(chu)的(de)“敏捷性(xing)(xing)(xing)”指的(de)是微型(xing)機器人在不(bu)(bu)斷重復跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)過程中能(neng)達(da)到(dao)的(de)跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)高(gao)度(du)(du),更專業的(de)說法是“跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)系統在進行重復跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)運(yun)(yun)動時能(neng)達(da)到(dao)的(de)最大平均垂直速度(du)(du)”。為了達(da)到(dao)高(gao)度(du)(du)敏捷性(xing)(xing)(xing),不(bu)(bu)僅要(yao)跳(tiao)(tiao)的(de)高(gao),還(huan)要(yao)跳(tiao)(tiao)的(de)頻繁。提升敏捷性(xing)(xing)(xing)涉(she)及到(dao)提升跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)高(gao)度(du)(du)或(huo)跳(tiao)(tiao)躍(yue)(yue)頻率(lv),或(huo)著兩者都提升。

       Salto的(de)(de)(de)(de)基本跳(tiao)躍(yue)單元與常見(jian)的(de)(de)(de)(de)跳(tiao)躍(yue)機(ji)器(qi)人類似:彈(dan)性(xing)元件,如彈(dan)簧(huang)(huang)。不同的(de)(de)(de)(de)是,Salto跳(tiao)躍(yue)系統中的(de)(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)元件(有(you)點類似橡(xiang)膠的(de)(de)(de)(de)能(neng)夠(gou)(gou)扭曲(qu)的(de)(de)(de)(de)彈(dan)簧(huang)(huang))是串(chuan)聯放置的(de)(de)(de)(de),從而獲得(de)串(chuan)聯彈(dan)性(xing)驅動(dong)器(qi)(SEA)。串(chuan)聯彈(dan)性(xing)驅動(dong)器(qi)性(xing)能(neng)很好,不僅有(you)助于保護電(dian)機(ji),還能(neng)進行(xing)(xing)力控制,使得(de)跳(tiao)躍(yue)系統能(neng)夠(gou)(gou)被動(dong)恢復一些能(neng)量,并且能(neng)夠(gou)(gou)進行(xing)(xing)功率調(diao)制。
 


       夜猴(hou)的(de)(de)(de)肌(ji)肉(rou)和肌(ji)腱就類似人工系統(tong)中(zhong)的(de)(de)(de)彈簧。然而,研究者實(shi)現(xian)Salto高(gao)敏捷跳躍系統(tong)主要模擬了夜猴(hou)另一提(ti)高(gao)其跳躍能(neng)力的(de)(de)(de)特(te)點(dian):具有可變機械增益(mechanical advantage,MA)的(de)(de)(de)腿。夜猴(hou)腿部的(de)(de)(de)結構以及其跳躍時的(de)(de)(de)技巧,使得夜猴(hou)的(de)(de)(de)跳躍能(neng)力比單(dan)獨使用肌(ji)肉(rou)時獲得驚人的(de)(de)(de)15倍提(ti)升!這才是研究人員(yuan)為Salto尋找的(de)(de)(de)秘密武器。

       炫酷的Salto已(yi)(yi)經能(neng)(neng)夠(gou)輕松(song)彈離(li)墻(qiang)面玩“跑(pao)酷”運(yun)動(dong)(Parkour)——利用(yong)垂直墻(qiang)面增加Salto的彈跳(tiao)高度或者改(gai)變(bian)彈跳(tiao)方(fang)向。當(dang)然,你(ni)可能(neng)(neng)已(yi)(yi)經注(zhu)意到Salto目前還沒有很多感(gan)知(zhi)能(neng)(neng)力,其(qi)跳(tiao)躍運(yun)動(dong)也是開環的。Salto利用(yong)旋轉慣性尾(wei)定位自身,但其(qi)尚不能(neng)(neng)獨立適應不同的表面。

       研(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員稱,下一步(bu)計劃包括研(yan)究(jiu)(jiu)新(xin)的運動模(mo)式以及集(ji)成(cheng)傳感器實現多級(ji)跳躍。此外,還有(you)可能增加一條(tiao)腿(或三條(tiao)腿)進行有(you)意思的研(yan)究(jiu)(jiu),但(dan)至少在近(jin)期,將繼續挖掘單腿版本的Salto的潛(qian)力。
 


       這種(zhong)可(ke)變機械(xie)增益結構如何提升(sheng)其(qi)他平(ping)臺(tai)的性能和效率,我(wo)們拭目以(yi)待。

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