為了讓跑步機器人運轉更良好,研究人員在自然界最佳雙足奔跑者——鳥類的身上找到了靈感。
近日,來自美國俄勒岡州立大學、英國皇家獸醫學院和其他機構的研究人員,研究了鳥類如何在保持高速奔跑的同時,還能避開墜物和損傷,穩定速度與方向,并把能耗降到最低。他們計劃將這一成果運用在機器人身上。該研究刊登在10月30日出版的《實驗生物學報》中。
“這些鳥類在跑步時并不在意看上去不穩定,也不在意步履搖晃。”俄勒岡州立大學工程學院助教、機器人專家赫斯特說,“它們的目標就是保存體力,避免摔倒,保證安全高效。如果它們的上半身看起來有點搖晃,沒關系。”
據物理學家組織網10月30日報道,鳥類是陸地上最好的雙足奔跑者,其速度與靈活性可追溯到23億年前的恐龍祖先。從鵪鶉到鴕鳥,各種體型的鳥類都會奔跑,而且跑起來并不總是很優雅。然而研究人員發現,鳥類奔跑時把重心盡量保持在一條直線上,從而節省體力又不會扭斷腿。在野外,受傷意味著死亡,而食物短缺時,保存體力至關重要。
鳥類在奔跑時對“穩定”的定義是不一樣的。它們會避開墜物,但同時也會允許自己的身體時不時搖晃,只要不跌倒就行。就像一個足球運動員搶球時一樣,他們的腿有時急、有時緩,只是為了保證能直立、避障、保持奔跑路線。這些動作,看上去都不太美觀,但是很有用。
相比之下,現代機器人經常以完全的穩定性為基礎,包括保持步履穩定。這會浪費一些能量,有時還會限制靈活性。
科學家表示,現代機器人需要向鳥類學習的是,即便有點偏離正常穩定的動態,也沒有關系,因為這不一定會摔倒或受傷。研究報告寫道:“操控現代機器人時,要對穩定性做出更靈活的理解,要基于首要任務而不是基于完全穩定性來優化機器人的動作。”
“未來的跑步機器人,看上去可能更不像是機器人。”赫斯特說,“它們更具流線型。我們并不是想完全復制動物,只是想借鑒動物的奔跑能力。”
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