受狗啟發無需電機的仿生機器人一旦啟動就能自動運行
雖然我們最近看到了許多四足”機器狗”,但它們都需要控制電機來保持奔跑的步態。然而,一種實驗性的新型機器狗一旦啟動,就能自行保持奔跑狀態。該裝置由瑞士EPFL 研究所的加拿大機器人學學生米卡埃爾-阿奇卡爾(Mickaël Achkar)根據現有的實際奔跑狗的運動捕捉數據製作而成。
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利用一種稱為主成分分析的技術,數據被分成多個描述狗運動主軸的矢量,進而指導設計。最終設計出的兩側對稱機器人用金屬桿代表骨骼,用三維打印聚合物滑輪代表關節,用細鋼纜代表肌腱。與真狗一樣,它的四條腿各有三個關節,每個關節都能與其他關節進行機械協調。
當阿奇卡爾及其同事嘗試在電動跑步機上測試機器人時,他們驚訝地發現,一旦機器人開始奔跑,跑步機的運動就是它保持奔跑的全部動力。雖然機器人配備了可以用來移動每條腿的電機,但這些電機並不需要一直處於激活狀態。
阿奇卡爾說:”起初我們認為這可能是一種僥倖。於是我們稍微改變了一下設計,再次測試機器人–結果它再也跑不動了。”
科學家們接著在機器人的後部增加了一個類似鐘擺的配重,以幫助機器人在開始運行後保持運動。儘管如此,這個機器人顯然不是永動機,它仍然利用電機進行跳躍和跨過障礙物等運動。
阿奇卡爾說:”我們的目標不是與超高科技的機器狗競爭,而是探索生物啟發的機器人設計。這就需要磨練機器人的基本設計,修改其被動特性,從而只需要簡單的控制系統,同時最大限度地發揮機器人的能力。我們在這裡所做的工作–使關節協同工作–已被證明有助於製造機器人手和其他身體部位。”
您可以在以下視頻中看到機器人像狗一樣奔跑的動作。