一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)展示了一種以鳥(niǎo)類為靈感的雙足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的新方法。雖然許多機(jī)器人利用人類啟發(fā)的機(jī)制進(jìn)行雙足運(yùn)動(dòng)，但鳥(niǎo)類的雙足運(yùn)動(dòng)——通過(guò)從恐龍進(jìn)化而來(lái)的記錄可以追溯到數(shù)億年前——可能被證明是一種更好、更有效的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)形式.

這項(xiàng)名為“ BirdBot 使用受鳥(niǎo)類啟發(fā)的腿抓握以最小控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能步態(tài)”的研究發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。

BirdBot 原型展示了可以提高雙足機(jī)器人和假肢能力的原理。圖片來(lái)源：馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所和加州大學(xué)歐文分校的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)小組。

機(jī)器人技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)是在復(fù)雜環(huán)境中導(dǎo)航和穿越非結(jié)構(gòu)化地形，因?yàn)樗枰罅總鞲泻托畔?。基于解剖學(xué)和他們對(duì)鳥(niǎo)類運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的研究，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)原型來(lái)測(cè)試一個(gè)假設(shè)，即鳥(niǎo)類不需要主動(dòng)感覺(jué)反饋控制來(lái)以經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的步態(tài)運(yùn)行，這可能證明對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)有益。

“我們意識(shí)到鳥(niǎo)腿的一些解剖學(xué)特征與你在人類身上發(fā)現(xiàn)的有很大不同，并且似乎允許我們所謂的內(nèi)在機(jī)械穩(wěn)定性，”UCI 系的資深作者兼副教授 Monica Daley 博士說(shuō)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)。“鳥(niǎo)類小腿的韌帶和肌腱允許在步態(tài)期間被動(dòng)吸收沖擊載荷，并允許系統(tǒng)在沒(méi)有主動(dòng)神經(jīng)控制的情況下自動(dòng)響應(yīng)足底相互作用的變化。”

原型的受鳥(niǎo)類啟發(fā)的腿機(jī)構(gòu)表明，與其他腿式機(jī)器人設(shè)計(jì)相比，以這種方式設(shè)計(jì)的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)動(dòng)，而感官信息要少得多。

“我們現(xiàn)在有一個(gè)機(jī)器人，它使用的步態(tài)在身體運(yùn)動(dòng)和能量方面與鳥(niǎo)類和人類的行走和跑步相似，總共只有四個(gè)執(zhí)行器。與人類運(yùn)動(dòng)所需的數(shù)十塊肌肉相比，”戴利說(shuō)。

“這個(gè)裝置的有趣之處在于它涉及多關(guān)節(jié)肌腱連桿，靈感來(lái)自鳥(niǎo)類的解剖結(jié)構(gòu)，具有類似的彈簧和多關(guān)節(jié)肌腱。腿在站立期間可以支撐體重，一旦松開(kāi)腳踏桿，就會(huì)自動(dòng)過(guò)渡到擺動(dòng)階段，這有助于推動(dòng)腿向前。在擺動(dòng)階段，彈簧完全松弛，這樣鳥(niǎo)兒就可以毫無(wú)阻力地向前擺動(dòng)腿。”

雖然目前的機(jī)器人是一個(gè)原型，但它展示了可以提高雙足機(jī)器人和假肢能力的原理。