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科学家正在研究制造像动物一样移动的机器人

我们中的许多人都看过令人印象深刻的人形机器人视频,它们可以像人类一样行走、说话,甚至思考。 但它们能取代人类工人吗? 它们能比灰狗跑得更快,或者比美洲狮跳得更高吗?

机器人工程师已经工作了几十年,并投入了数百万美元进行研究,试图创造一种可以像动物一样行走或奔跑的机器人。 然而,许多动物能够完成当今机器人不可能完成的任务。

动物比机器人更擅长奔跑。 性能差异体现在敏捷性、范围和耐用性等重要维度上。

“角马是像牛一样的羚羊家族的成员,可以在崎岖的地形上迁徙数千公里;蟑螂可以失去一条腿,但仍然跑得很快;在不列颠哥伦比亚省:“山羊可以爬上悬崖。没有可以做这样事情的机器人。”

他和华盛顿大学、科罗拉多大学博尔德分校和佐治亚理工学院的同事在该杂志上发表了一项研究 科学机器人 标题为“为什么动物能胜过机器人?”

集成了 Amazon Alexa 的 Lynx 机器人在拉斯维加斯展出。 (来源:路透社)

为了回答机器人落后于动物的原因和方式,他们研究了机器人操作的各个方面,并在《科学机器人》上发表的一篇论文中将其与动物的同类进行了比较。 该论文发现,根据工程师使用的措施,与制造部件相比,生物部件的性能出人意料地差。 但动物擅长的是对这些成分的整合和控制。

了解它们如何像动物一样移动

研究人员分别研究了五个不同的“子系统”之一,这些子系统组合起来构成了一个跑步机器人——动力、框架、致动、传感和控制——并将它们与生物对应物进行了比较。 到目前为止,人们普遍认为动物相对于机器人的优越性是由于生物成分的优越性。

作者写道:“事情的运作方式是,除了极少数例外,工程子系统的性能优于,有时甚至远远优于其生物子系统。” 但同样非常清楚的是,如果你在系统范围内将动物与机器人进行比较,就运动而言,动物是惊人的 – 而机器人还没有赶上。

从乐观的一面来看,研究人员指出,对于机器人领域来说,如果将机器人开发技术所需的相对较短的时间与数百万年进化的无数代动物进行比较,就会发现进展非常迅速。

“它会移动得更快,因为进化是无向的,”他们补充道。 “虽然我们可以轻松地调试机器人的设计方式,并在一个机器人中学习一些东西,然后将其下载到每个其他机器人上,但生物学上没有这种选择,当我们设计机器人时,我们可以通过多种方式更快地行动。我们可以进化——但进化他有一个巨大的开始。

实用的机器人技术不仅仅是一个工程挑战,它还提供了无数的潜在用途。 无论是解决轮式机器人难以导航的人类世界中的“最后一英里”交付挑战,还是在危险环境中进行搜索,或者处理危险材料,该技术都有许多潜在的应用。

研究人员希望他们的研究将有助于指导机器人技术的未来发展,重点不是构建更好的硬件,而是了解如何集成和控制现有硬件。 “随着工程学从生物学中学习集成原理,工作机器人将变得像生物机器人一样高效、灵活和强大,”多尼兰总结道。

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