為什么機(jī)器人跑不過動(dòng)物

機(jī)器人工程師已經(jīng)工作了幾十年，并投入了數(shù)百萬美元的研究資金，試圖創(chuàng)造一種可以像動(dòng)物一樣行走或奔跑的機(jī)器人。然而，事實(shí)仍然是，許多動(dòng)物能夠完成當(dāng)今機(jī)器人不可能完成的任務(wù)。

“角馬可以在崎嶇的地形上遷徙數(shù)千公里，山羊可以爬上真正的懸崖，找到根本不存在的立足點(diǎn)，而蟑螂可以失去一條腿而不會(huì)慢下來，”博士說。 Max Donelan，西蒙弗雷澤大學(xué)生物醫(yī)學(xué)生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)系教授。 “我們沒有任何機(jī)器人具有如此耐力、敏捷性和魯棒性。”

為了了解機(jī)器人落后于動(dòng)物的原因并對其進(jìn)行量化，來自領(lǐng)先研究型大學(xué)的科學(xué)家和工程師組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)完成了對運(yùn)行機(jī)器人各個(gè)方面的詳細(xì)研究，將它們與動(dòng)物中的同類進(jìn)行比較，并在《科學(xué)機(jī)器人》上發(fā)表了一篇論文。該論文發(fā)現(xiàn)，根據(jù)工程師使用的指標(biāo)，與制造部件相比，生物部件的性能出奇地差。然而，動(dòng)物的優(yōu)勢在于它們對這些成分的整合和控制。

除了多尼蘭之外，該團(tuán)隊(duì)還包括博士。 Sam Burden，華盛頓大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系副教授; Tom Libby，SRI International 高級研究工程師; Kaushik Jayaram，科羅拉多大學(xué)博爾德分校 Paul M Rady 機(jī)械工程系助理教授;和佐治亞理工學(xué)院鄧恩家族物理和生物科學(xué)副教授西蒙·斯彭伯格(Simon Sponberg)。

研究人員分別研究了五個(gè)不同的“子系統(tǒng)”之一，這些子系統(tǒng)結(jié)合起來創(chuàng)造了一個(gè)跑步機(jī)器人——動(dòng)力、框架、致動(dòng)、傳感和控制——并將它們與生物等效系統(tǒng)進(jìn)行比較。此前，人們普遍認(rèn)為動(dòng)物的表現(xiàn)優(yōu)于機(jī)器人一定是由于生物成分的優(yōu)越性。

“結(jié)果是，除了極少數(shù)例外，工程子系統(tǒng)的性能優(yōu)于生物子系統(tǒng)，有時(shí)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它們，”利比說。 “但非常非常清楚的是，如果你在整個(gè)系統(tǒng)層面將動(dòng)物與機(jī)器人進(jìn)行比較，就運(yùn)動(dòng)而言，動(dòng)物是驚人的。而機(jī)器人還沒有趕上。”

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