行走更自然的机器人——被动动力学是这个机械三人组的威力的关键

2005

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行走更自然的机器人
被动动力学是这个机械三人组的威力的关键

Feburary 21,2005 　　

OurSci News Staff　柯南 　　

I，ROBOT!©Steven H. Collins

　　〖济南〗科学家最近把三个以人类步态行走的机器人公之于众。它们都使用同一种系统，这种系统让它们的行走效率超过以往任何步行机械，所需能量只相当于一个人散步时消耗的能量。

　　本田公司的“阿西莫”这样的机器人消耗的能量是人类步行的10倍以上，因为它们腿关节的运动都是马达驱动的。但是这些新的机器人使用一个叫做被动动力学的系统。这一系统让机器人的小腿在迈步之后，仅仅借助重力，就能摆回去。

　　“这些机器人是第一种使用被动动力学的有动力机器人，”密歇根大学的机械工程师Steven Collins说。他和Ann Arbor在本周的《科学》杂志上描述了这三个机器。这些步行机器人也在2月17日于华盛顿举行的美国科学促进会年会上展出。

　　步行设计

　　这些机器人是由康奈尔大学、麻省理工学院（MIT）和荷兰德代夫特技术大学研究组研制的。

　　康奈尔大学的机械工程师Andy Ruina说，更少的马达驱动运动是提高效率的关键。“如果设计的不好，马达会吸收能量。”他说，“为了减少能量吸收，你必须减少马达的工作。”

　　最终，Ruina和他的同事在Tad McGeer的基础上研制了这些机器人。McGeer是一个航空工程师，他创立了位于华盛顿州Bingen的Insitu Group。这个公司研制缩比无人飞机。

　　McGeen是被动动力学步行机器人的研究先驱。他研制的步行机器人仅借助于重力就能走过倾斜的跑道。

　　Ruina和他其研究者研究了这些下坡机器人，用一些小型马达取代了作为动力的重力，让这些机器人能够在水平表面上行走。这就像莱特兄弟的方式。莱特兄弟仔细研究了滑翔机，简单地给它装上发动机，就实现了有动力飞行。

　　康奈尔大学的机器人重约13公斤，腿长1大约米。但是MIT的名为“学步者”的机器人只有2.74公斤重，高43厘米。代夫特技术大学的机器人介于两者之间，重8公斤，高1.5米。

　　MIT的机器人是第一个使用学习程序的步行机器。这可以让它适应变化的地形。“在非常近的未来，我们将能看到机器人走在它们以前从未走过的地形上，”“学步者”的主要设计者Russ Tedrake说。

　　这种稳健的，像人一样的运动表明被动动力学效应在人类自然行走的机制中非常重要。Ruina希望这些机器人能帮助科学家弄清动物的运动，例如足的布置和平衡的生物力学。此外，这些机器还能帮助设计更轻便的假肢。

　　Ruina指出，康奈尔大学和代夫特技术大学的机器人只能像前走，因此这只是研制实用的行走机器的第一步。“在保持这些机器人的效率的同时，提高它们的功能，我们还有很长的路要走，”他说。“但是这是机器人技术学令人兴奋的一刻，”Tedrake补充说。

　　References:

　　1. Robots toddle along with human efficiency,Science News |Story|

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收录时间：2005.02.21
作者：
编辑：柯南
来源：三思编译

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