【智网文摘】受松鼠启发的能够在树枝间跳跃的机器人

2025-03-24

20250324

来自委内瑞拉国民报El Nacional科技专栏的报道:

原文参见:https://www.elnacional.com/tecnologia/el-robot-inspirado-en-las-ardillas-que-brinca-de-rama-en-rama/

工程师们已设计出具有爬行、游泳、飞行甚至蛇形滑行功能的机器人。如今,美国加州大学伯克利分校的科研团队开发出一款以松鼠为灵感研发的机器人——Salto,能够实现着陆并在树枝间连续跳跃。

该研究成果发表于《科学·机器人学》期刊,研发团队称其为重大突破,将推动开发出可在复杂建筑结构或自然环境中执行任务的敏捷机器人。

松鼠堪称自然界的顶级运动健将,论文作者之一罗伯特·富尔Robert Full指出,它们的机动与逃生技巧令人惊叹。本研究的核心在于解析松鼠完成非凡壮举的控制策略,并以此指导更敏捷的机器人设计。

例如,通过树枝传感器与视频分析,科学家发现松鼠前肢吸收了近86%的动能。但维持平衡的关键在于其能动态调节抓握力度,精准补偿跳跃过冲或不足的误差。

受此启发,贾斯汀·严Justin Yim领衔的研究团队对2016年开发的单腿机器人进行了升级改造。原版Salto已具备跳跃与跑酷能力,但仅限于平面环境。新挑战在于实现精准着陆控制——让机器人能定点降落在细杆状物体上。

在窄梁上着陆后保持直立平衡对机器人极具挑战,因其需在有限支撑面上抵消巨大动量。猿类依赖强力抓握悬荡于枝下,而松鼠虽无类似抓握力,仍能跳跃并保持直立平衡。为此,生物学家与工程师开发出新方法:通过精确控制腿部受力分布,使机器人无需强力抓握即可实现直立平衡着陆。

单腿设计看似因为直立时容易倾倒而显得不实用严在声明中解释,但要实现超高跳跃,单腿结构是最优解。为验证策略,团队为Salto足端加装轻型夹具。实验显示,该机器人在30次跨枝跳跃中成功着陆25次(失败5次),其中2次实现完美直立平衡,其余成功案例通过抓握悬荡完成姿态调整。

与松鼠浅跳后主要依赖前肢平衡不同,Salto需在空中调整腿部姿态准备着陆,因此必须执行更陡峭的跳跃轨迹。研究团队表示,未来工作将重点提升平衡控制能力。

编辑:汤诗玥

校对:岳雨楠

 

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