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跳墙机器人是有史以来最垂直的灵活机器人

加州大学伯克利分校的机器人专家设计了一个小型机器人,可以跳到空中然后从墙上弹出,或者连续进行多次垂直跳跃,从而实现有史以来最高的机器人垂直跳跃灵活性。机器人的敏捷性打开了以前无法实现的新的运动路径。研究人员希望有一天,这个机器人和其他垂直敏捷机器人可以用来在搜索和救援任务中跳过瓦砾。

为了建造机器人,称为Salto(用于在地形障碍物上进行盐化运动),工程师研究了动物王国最垂直敏捷的生物,即galago,它可以在短短四秒内跳跃五次,获得8.5米的综合高度(27.9)英尺)。galago具有特殊的能力,可以在肌腱中储存能量,使其能够跳到单靠肌肉无法达到的高度。

为了比较机器人和动物的垂直敏捷性,研究人员开发了一种新的衡量标准来衡量垂直敏捷性,定义为地球重力单次跳跃可以达到的高度,乘以跳跃的频率。Salto的机器人垂直跳跃灵敏度为每秒1.75米,高于牛蛙的垂直跳跃敏捷性(每秒1.71米),但低于Galago的垂直跳跃敏捷性(2.24)。团队测量的具有第二高垂直敏捷性的机器人称为Minitaur(1.1 m / s)。

“开发一个能够轻松测量垂直敏捷性的指标是Salto设计的关键,因为它允许我们通过跳跃敏捷性对动物进行排名,然后确定一个物种的灵感,”机器人博士Duncan Haldane说。加州大学伯克利分校的候选人,领导了这项工作。Haldane是电子工程和计算机科学教授Ronald Fearing的Biomimetic Millisystems Lab的学生。

该作品将于12月6日刊登在“ 科学机器人 ”杂志的首张专辑中。该研究得到了微自治系统和技术协作技术联盟下的美国陆军研究实验室和国家科学基金会的支持。

Salto的设计基于galago使用的功率调制。功率调制是在自然系统中发现的一种适应(并且被设计到一些机器人系统中),其通过将肌肉能量存储在有弹性的肌腱中来增加可用于跳跃的峰值功率。

Galago跳跃得如此之好,因为当它处于蹲伏状态时,肌腱的肌肉会充满能量。使这个过程适应Salto使其具有很高的垂直敏捷性,包括墙跳。在萨尔托内部,一个马达驱动一个弹簧,通过一个腿机构加载,以创造在galago中看到的那种蹲伏。通过使用功率调制,Salto不需要在跳跃之前收起来; 一旦跳起,萨尔托就准备再次跳起来。

Salto获得了Galago垂直跳跃敏捷性的78%。由于电机功率限制,在Salto之前最好的无绳机器人具有仅55%的垂直跳跃灵活性。

“通过将生物学启发的设计原则与改进的工程技术相结合,匹配动物的敏捷性能可能并不是那么遥远,”Fearing说。

SALTO重100克(3.5盎司),完全伸展时高26厘米(10.2英寸),可以跳到一米。Salto的最大跳跃高度约为1.008米(3.3英尺)。对于墙体跳跃,Salto的平均高度增益约为1.21米(3.97英尺)。其他机器人可以在一次跳跃中比萨尔托跳得更高。例如,TAUB是一种蝗虫式跳跃机器人,一次跳跃可以达到10.5英尺(3.2米)。

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