跳跃机器人以 100+ 英尺的跳跃创造纪录
原创 2022-05-11 11:12 优优 来源:中国AGV网自然界中许多最好的跳跃者都有长长的四肢和延长的关节,这有助于他们通过在肌肉的划动中产生大量的动能而将自己推向空中。许多机器人跳跃器被设计成以同样的方式工作,但是加州大学圣巴巴拉分校的研究人员采取了一种独特的跳跃方法,偏离了典型的受自然启发的方法。其结果是一个能跳100多英尺高的机器人。
这项研究的主要作者、加州大学圣巴巴拉分校的机械工程师埃利奥特-W-霍克斯说该团队试图创造一种能够达到工程跳远极限的跳远器。霍克斯的机器人比试图复制动物的跳跃方式更进了一步。
霍克斯实验室的博士生Charles Xiao说:"生物与工程跳板的能量产生之间的这种差异意味着两者应该有非常不同的设计,以最大限度地提高跳跃高度。动物应该有一个小弹簧--只够储存其单次肌肉运动产生的相对少量的能量--和一个大的肌肉质量。相比之下,经过设计的跳跃者应该有尽可能大的弹簧和一个微小的电机。"
为了增加机器人可以储存的能量,研究小组使用了一个电机,该电机卷起一条线,使一个张力-压缩弹簧收缩。霍克斯的团队用碳纤维压缩弓创造了他们自己的弹簧,以最大限度地提高其单位质量的能量储存。该团队将橡皮筋从机构的中心拉伸到每个弓。
当机器人的电机旋转时,线就会卷起并收缩压缩弓。当这种情况发生时,弓向外弯曲,橡胶带伸展,收集动能。当释放机制被解开时,机器人利用储存在弹簧中的所有动能发射到空中。
由此产生的机器人比目前由波士顿动力公司的 "沙蚤 "保持的最高跳跃机器人的世界纪录高出三倍多,即略高于32英尺。Sand Flea在2012年创造了这个记录,波士顿动力公司此后退出了这个项目。
虽然 "沙蚤 "无法达到加州大学圣巴巴拉分校团队的机器人的高度,但它配备了大轮子,因此它可以执行侦察任务。沙跳蚤使用一个由二氧化碳驱动的活塞来完成跳过栅栏和跳上建筑物的动作。
霍克斯的团队希望它的机器人能够帮助重新想象跳跃是一种机器运动的形式。这种方法以前也曾使用过,例如HayBeeSee的CropHopper。CropHopper在田间跳跃,监测作物,识别杂草和昆虫,观察疾病的迹象。
加州大学圣巴巴拉分校的团队特别看到了其机器人在太空中的用途,在那里它可以到达更高的高度。
霍克斯说:"我们计算过,该设备应该能够清除125米的高度,同时在月球上向前跳跃半公里。这将是工程跳板的一个巨大飞跃。"
该团队在《自然》杂志上发表了他们的研究。