獵豹機(jī)器人原型
荷蘭特溫特大學(xué)研究員海爾特·福柯茲瑪近日開(kāi)發(fā)了一種獵豹機(jī)器人原型。福柯茲瑪花四年的時(shí)間專門研發(fā)世界上速度最快的陸地動(dòng)物（獵豹）的縮小版機(jī)器人，以便復(fù)制其動(dòng)作。相對(duì)而言，機(jī)器人移動(dòng)所使用的能量比真正的獵豹要高出15%。
福柯茲瑪解釋說(shuō)：“正如人們所期望的那樣，作為世界上最快的陸地動(dòng)物，獵豹可以非常有效地利用熱量。我想創(chuàng)建一個(gè)與獵豹運(yùn)行方式相同的機(jī)器人，目的是將這些知識(shí)應(yīng)用于新的機(jī)器人開(kāi)發(fā)中。機(jī)器人必將在日常生活中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，因此，我們必須確保它們能夠移動(dòng)機(jī)器人真空吸塵器，例如爬樓梯、應(yīng)付門檻。我們需要開(kāi)發(fā)可以步行的機(jī)器人，如果其需要快速地移動(dòng)，我們可以從獵豹身上學(xué)到很多東西。”
步行機(jī)器人往往大而重，行走過(guò)程中采取復(fù)雜的步驟，使用大量的能量。獵豹機(jī)器人則運(yùn)行迅速，并且十分順利。福柯茲瑪表示，“通過(guò)應(yīng)用關(guān)于獵豹運(yùn)動(dòng)模式的知識(shí)，我們可以開(kāi)發(fā)出更優(yōu)雅、高效的機(jī)器人。”他的研究提供了有價(jià)值的知識(shí)，可用于優(yōu)化未來(lái)機(jī)器人的研發(fā)，意在支持醫(yī)療保健或家政等領(lǐng)域，從項(xiàng)目獲得的知識(shí)可以用于康復(fù)機(jī)器人或與機(jī)器人聯(lián)動(dòng)的先進(jìn)假肢。
福柯茲瑪廣泛研究了獵豹相關(guān)的視頻片段，并使用軟件分析它們的動(dòng)作。大量材料證明，脊柱對(duì)大型貓科動(dòng)物的力量產(chǎn)生發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過(guò)彎曲和伸展脊椎，獵豹能夠高效移動(dòng)，速度飛快。
“現(xiàn)有的步行機(jī)器人與獵豹機(jī)器人之間的主要區(qū)別在于骨干。”福柯茲瑪說(shuō)道：“訣竅在于模仿它，但不是不必要地復(fù)雜化事物。不是直接創(chuàng)造椎骨和椎間盤，我們使用一個(gè)聰明的彈簧提供大致相同的效果。獵豹還能夠在肌肉中儲(chǔ)存大量的能量供日后使用，這也是我們將精心挑選的彈簧裝配在機(jī)器人腿上的原因。”
“我的機(jī)器人可以被看做是一個(gè)模擬的骨骼以及一系列完整的肌肉和關(guān)節(jié)，但并不是每個(gè)元素都從動(dòng)物身上尋找原型。真正的獵豹不僅在地面移動(dòng)，而且也可以在樹(shù)木間爬行，但這不是我們的機(jī)器人所需要復(fù)制的東西，畢竟我們的目的不是重建獵豹，而是為了獲得有效的運(yùn)行方式。例如，獵豹機(jī)器人并沒(méi)有一個(gè)正常的腳，而是一個(gè)輕型的彈簧機(jī)制，結(jié)果反而更有效率。”
福柯茲瑪開(kāi)發(fā)的獵豹機(jī)器人原型重2.5公斤，長(zhǎng)30厘米，只有獵豹重量的二十分之一，體積的四分之一。考慮到重量差異，機(jī)器人移動(dòng)使用的能量比實(shí)際獵豹使用的能量高15％。獵豹機(jī)器人目前可達(dá)到每小時(shí)約一公里的速度。福柯茲瑪表示：“對(duì)于一個(gè)小型機(jī)器人而言，這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)快的步伐。相對(duì)來(lái)說(shuō)，還需要進(jìn)行更多的研究才能使其像真正的獵豹一樣快速移動(dòng)，這將可能達(dá)到每小時(shí)20公里的速度。”
