瑞士大学开发的仿生机器狗几乎完全独立运行
仿生机器狗一旦启动就可以自行运行，无需启动电机。图片来源：瑞士洛桑联邦理工学院
随着机器人技术的最新进展，工程师们正在想出新的方法来构建机器人来处理前所未见的功能。最近，我们看到了一些四足机器狗，它们几乎可以在任何地形上行走——比如沙滩和狭窄的平衡木，机器人可以跳舞、进行 360 度后空翻、踢足球等等。但所有这些机器人都需要控制电机来维持其运行步态。
现在，瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 研究所的加拿大机器人学生米凯尔·阿赫卡尔 (Mickaël Achkar) 建造了一个四足机器人，一旦启动，它就可以在没有辅助或电机的情况下运行。该原型机器人是根据实际走狗的现有动作捕捉数据创建的。
阿赫卡和同事首先提取了狗协同运动的数据，并对它们进行了结构化，以便能够以有意义的方式进行总结。通过一种称为主成分分析的方法，数据被分为几个描述狗运动主轴的向量。然后，该信息被用来确定机器人的准确规格。
由此产生的双边对称机器人以金属杆作为骨骼，以3D 打印的滑轮作为关节，以细缆作为肌腱，并用一些螺钉将它们固定在一起。机器人的四条腿各有三个关节，每个关节都与其他腿机械协调，使机器人能够像真正的狗一样奔跑。
工程师们在电动跑步机上测试了他们的原型。他们发现，一旦四足机器人开始运转，它就可以自主运行，而无需激活其控制电机。在跑步机上，轻松达到6公里/小时的速度。
“起初，我们认为这可能是一次侥幸。”阿赫卡尔说：“所以，我们稍微改变了设计，并再次测试了机器人——它再也无法运行了。”
研究小组在机器人的背部添加了一个类似钟摆的配重，这样机器人一旦启动就可以保持运动状态。该机器人的身体被设计为能够自动响应，就像一些鳟鱼在放入水中时会自动开始游泳一样。
然而，机器人仍然利用其控制电机来实现更广泛的运动，例如在没有配重帮助的情况下跳跃和跨障碍物。
“我们的目标不是与超高科技机器狗竞争，而是探索仿生机器人设计。”阿赫卡尔说：“这需要磨练机器人的基本设计并修改其被动特性，以便只需要简单的控制系统 - 同时最大限度地发挥机器人的能力。我们在这里所做的——设计关节以协同工作——已经被证明对于创建机器人手和其他身体部位很有用。”
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