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同樣是看《動物世界》,這群阿宅卻造出了世界上最會跳的「夜猴」機器人


增強機器人的行進能力,一直都是科研人員的關注熱點與研究難點——輪式機器人越障能力太差、無人機續航時間太短、足式機器人成本太高。




對此,上周《科學》雜誌子刊《科學·機器人》刊發了一則有趣的研究「Robotic vertical jumping agility via series-elastic power modulation」,為這個問題提供了一個新的解決途徑。


文中稱,加州大學伯克利分校(UC Berkeley)的幾名科研人員某日忽然腦洞

大開,另闢蹊徑地想到採用「跳躍

」作為機器人行進方式。這樣就可以在不額外增加能耗的前提下大大提高機器人的越障行進能力,同時可以避開複雜的動態平衡問題。


隔著屏幕都能感到震動


當然,開腦洞很容易,做出來就難了。於是,這幾名科研人員腦中就冒出一個問題:


「跳躍能力哪家強?」


為了解決這個問題,這些科研人員就跑去調研了。


當然,為了

好發論文

有個統一的評價準則,這些人在調研之前先定義了一個「

垂直跳躍敏捷性

」(Vertical jumping agility)的東西。簡單來說,跳得越高、起跳時間越短,那麼跳躍能力越強。


於是,科學家們帶著一群研究生們就開始熱火朝天地調研了,有的人去翻書、有的人去查論文、有的人去看《動物世界》。最終,他們將調研結果畫成了一幅圖:



不同動物/機器人的跳躍能力對比,

機器人你們也不認識,我就不翻譯了

縱坐標是高度、橫坐標是跳躍頻率,跳躍能力既要求跳得高,又要求連續跳得快,簡單地說就是越靠近右上角的跳躍能力越厲害。


「厲害了我的(猴

)哥」,

大家看著這個圖紛紛感嘆道。根據垂直跳躍敏捷性的定義,只有夜猴達到了2m/s以上的跳躍能力,遠遠甩開了所有機器人與大部分動物。




夜猴是一種生活在南美洲熱帶雨林的小型哺乳動物跳躍能力極強,

體長24-37厘米,卻可以跳躍超過2米。


為了「抄襲」夜猴的跳躍能力,這群研究人員開始了每天到實驗室看猴子的生活。



這些科研人員在看完所有《動物世界

》後,終於發現了夜猴超強跳躍能力的秘密:夜猴利用腿部肌肉與肌腱結構,在起跳前通過蜷曲身體、蹲伏在地上,延長肌肉作用時間,從而獲得更好的跳躍能力。



於是,他們馬上做出了一個叫做

Salto 的機器人,大概長得像下面這樣:



這種機構一個很潮的名字,即彈性串聯制動器(Series-Elastic Actuator, SEA)。換個通俗點的說法就是在電機外面連一個彈簧。


這個機構可以通過彈簧存儲電機輸出的能量,起跳的時候瞬間輸出一個較大的力,從而獲得更好的跳躍性能。這個功能正好與夜猴的蜷曲效果類似,可以在不改變電機功率的情況下,獲得更好的跳躍性能。


當然,為了顯示他們看了很多集《動物世界》,他們又模仿飛龍科蜥蜴給 Salto 加上了一個用於控制身體姿態的尾巴。



圖中旋轉擺動的就是用於控制身體姿態的

尾巴



東西做好後就可以開始裝B了。



輕輕鬆鬆跳過一米


當然,現在只是說明跳得高而已,為了滿足自己提出了「垂直跳躍敏捷性

」,他們還需證明自己的Salto機器人的連續跳躍能力也很強。(

自己挖的坑,哭著也要填完

)。


後來,他們發現玩跑酷的人經常通過連續跳躍來獲得更高的跳躍高度,於是,他們去請教各路跑酷高手,讓Salto學習跑酷技能。


得益於SEA機構,Salto每次起跳後都可以迅速恢復到起跳前狀態,為下一次起跳做準備。Salto 可以擁有最快 0.58s 的連續跳躍速度,所以,玩個跑酷也自然不在話下。



這樣二連跳,跳躍的高度也自然比單次跳躍高度更高。



最後,(

為了顯示他們很厲害,同時好發論文

),他們將這個Salto機器人的參數也填到了他們自己之前做的圖表內。



你看,雖然還不及夜猴,但我們現在可是機器人裡面跳躍能力最厲害的了。


下面是「Science」雜誌社為他們剪輯的一個介紹視頻。正如視頻結尾所說的


「這是機器人的一大步!」




神評論專區

請勿叫華哥

:下半身有了,就差上半身了,自己挖的坑就慢慢填吧


李泊宏

:今後機器人執行任務可以依據需要更換行進系統,不管是越障礙還是越沼澤,但是否能自我判斷該怎麼跳是個問題


Evil灬

以後拍殭屍片的演員們可以找東西代替了。話說那些殭屍們跳起來挺累的


李明旭

學會跳之前建議先學會落地。不會落地說明技術沒到家


托馬斯·維德·楊

感覺造個牛掰的機器人多看兩集《動物世界》就行了~抄襲夜猴的跳躍能力,加一個飛龍科蜥蜴的尾巴控制身體姿態,再用蜻蜓的翅膀飛行,蛇的嗅覺前進,AI指導潛伏到敵軍後方,然後完勝…


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