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2016-12-08

迄今为止最会跳的机器人 Salto,敏捷性可达每秒 1.7 米

Salto 是迄今最灵活的跳跃机器人。

复杂的环境和地形中,人形机器人单靠「两只腿」行动起来恐怕是有很多不便,而且让机器人保持平衡的算法也是个极大的挑战,因此,不少科研团队另辟蹊径,以「弹跳」作为机器人的移动方式。

最近,来自加州大学伯克利分校(UC Berkeley)仿生微系统实验室(Biomimetic Millisystems Lab)就研发了一款名为 Salto (saltatorial locomotion on terrain obstaclesd )的单腿跳跃机器人,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。

虽然 Salto 不是跳的最高的机器人,但却可以说是目前世界上最敏捷、跳跃能力最好的机器人,它能迅速连续弹跳,当通过墙面反弹之后还能跳得更高,类似跑酷爱好者们在运动中运用的小技巧。

正如很多机器人的设计灵感来源于自然界,Salto 当然也不例外,研究人员在非洲一种小型的灵长类动物夜猴(galago)上了解到,这种动物在每次起跳前会先蹲伏,将力量上汇聚到伸展的肌腱中,这个跳跃技巧能使它的跳跃能力比单独使用肌肉时获得 15 倍提升。

因此,为了模仿夜猴的弹跳机制,研发人员在结构设计上了下足了功夫。Salto 跳跃系统是由一个电机、一个弹簧及腿部结构组成,其中电机和弹性元件采用了串联的方式,而串联弹性驱动器性能很好,不仅有助于保护电机,还能进行力控制,使得跳跃系统能够被动恢复一些能量,降低弹簧质量系统的共振对闭环系统的影响。

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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