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千奇百怪的仿生机器人:灵感来自蟑螂、蛇、鸵鸟等

Recode中文站 6月5日报道

数十年来,机器人厂商一直在向动物和仿生学求教,通过后者来帮助他们了解如何研制一种能够在地球上的各种地形条件下行进的机器人。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机械工程教授、机器人专家亚伦-约翰逊(Aaron Johnson)表示:“几乎你能够想到的任何动物都被用来激发机器人设计的灵感。”这是因为动物包括人类非常擅长机器人专家希望他们设计的机器人能够做的事,比如把东西捡起来、在瓦砾堆上跳跃或者奔跑。

机器人专家们已经研制出能够模仿猎豹冲刺、灵活性如负鼠尾巴以及像人手一样能够灵活操纵的机器人。

约翰逊说:“我们并不是试图模仿跟动物一模一样的机械系统和行为,而是试图了解动物如何成功地完成它所做的事情,并将其应用到新的机器人系统中。”

以下就是目前最先进的仿生机器人中的一些典型代表:

灵感来自蟑螂

RHex是一款能够在不平整地面上漫步的六脚机器人。蟑螂能够通过看似简单的动作实现稳定的腿部运动,而且不用太在意它们的脚在哪里着陆。

与RHex机器人不同的是,蟑螂的腿实际上长度并不相等,而且这款机器人的比例跟蟑螂完全不同。但是,RHex可以像蟑螂一样轻松穿越崎岖不平的地形,而且也不用在意它的脚在哪里着陆;这意味着RHex需要配备的传感器会很少,相应的计算量也会减少。RHex早在1999年就被研制出来了。

麻省理工学院的猎豹

2015年,麻省理工学院(MIT)的机器人专家展示了一款四足机器人,它可以在奔跑过程中跨越障碍物。这款机器人的设计灵感源自猎豹的运动,它在跨越障碍物和恢复奔跑的时候可以准确地判断安全着陆所需的力量。

波士顿动力公司(Boston Dynamics)发明了一种速度更快的奔跑型机器人,灵感同样源自猎豹。这款奔跑型机器人的速度可以达到每小时29英里(约合每小时46.7公里),相比之下,麻省理工学院设计的机器人平均行进速度仅每小时5英里(约合每小时8公里)。但是波士顿动力公司发明的机器人不能像麻省理工学院设计的机器人那样跨越障碍物。

章鱼触须

德国机器人公司Festo研制出一种机器人手臂,灵感来自于章鱼触手的动作和抽吸机制。这款机器人手臂本身是一种柔软的硅结构,可以用压缩空气来控制,这样它就可以弯曲并环绕住各种物体。一旦它抓住某些东西,真空器就会抽走手臂吸盘里的空气,在手臂快速移动时帮助手臂安全地紧握住不同大小和形状的物体。

蛇形机器人

卡内基梅隆大学仿生机器人实验室的研究员们研制出一种蛇形机器人,它可以在人类、腿式或轮式机器人不易行走的地方行走。例如,这种蛇形机器人有多个自由度,很容易在管道或篱笆上的洞内穿行。研究人员研究了蛇的水平波动形式的动作以及这种动作如何推动它们前进,他们将研究结果应用到这种蛇形机器人之中。

这款机器人甚至出现在上个月的NBC《今夜秀》中,它爬上了主持人吉米-法伦(Jimmy Fallon)的腿。

像鸵鸟一样行走

今年早些时候,俄勒冈州大学(OSU)的一群研究员分享了他们研制的最新机器人Cassie的一段视频。Cassie是一种双足机器人,可以模仿鸵鸟的步法。研究员们根据鸵鸟这种不能飞翔的鸟类的独特步法研制出这款机器人,它最大的特点就是不容易翻倒。

Cassie的发明者们创立了一家名为Agility Robotics的初创公司。这家公司表示,他们希望有一天能够看到他们的机器人将包裹送到人们的家门口。

蜥蜴的尾巴

像动物一样,很多机器人可以通过尾巴来实现各种不同的用途。来自卡内基梅隆大学的机器人专家约翰逊研制出一种能够跳跃的机器人,它的设计灵感源自蜥蜴、猎豹和负鼠的尾巴,这有助于提高它跳跃的高度,并且尾巴可以让它比单纯使用机械腿更加稳定。

约翰逊和其他研究人员在2012年发表的一篇研究论文中描述了一只壁虎在从高处坠落时如何利用它的尾巴来调整自己的方向,正是壁虎的这种特殊能力激发了他们设计这款机器人的灵感。(编译/林靖东)

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责任编辑:jimmonzang
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