美國開發機器獵豹會跳躍：速度有望超飛人博爾特（組圖）

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來源：科技日報

美國麻省理工學院已經公布了它的奔跑機器獵豹最新版本，而且該校保證它的速度有一天将會超越飛人尤塞恩-博爾特。該科研組最近編寫的運算法則，能讓這種機器像真正的獵豹那樣“跳躍”。

研究人員表示，室内測試顯示，機器獵豹急速奔跑的速度可達每小時10英裏（16.09公裏），跳過一個障礙後，它甚至能夠繼續奔跑，最終時速将達每小時30英裏（48.28公裏）。

該校科研組已經用齒輪、電池和電動馬達制成一個4條腿的機器獵豹，它的重量大約與一隻真正的獵豹的體重相同。

最近該科研組在麻省理工學院的基裏安庭院對它進行了奔跑測試，用來展示它能在凸凹不平的道路上奔跑。室内試驗顯示，機器獵豹的奔跑速度可達每小時10英裏（16.09公裏），越過一個障礙後，它甚至能夠繼續奔跑。

據該校研究人員估計，當前這種機器獵豹版本的時速最終可能将會達到30英裏（48.28公裏）。

北京時間9月17日消息，據國外媒體報道，美國麻省理工學院已經公布了它的奔跑機器獵豹最新版本，而且該校保證它的速度有一天将會超越飛人尤塞恩-博爾特。該科研組最近編寫的運算法則，能讓這種機器像真正的獵豹那樣“跳躍”。

研究人員表示，室内測試顯示，機器獵豹急速奔跑的速度可達每小時10英裏(16.09公裏)，跳過一個障礙後，它甚至能夠繼續奔跑，最終時速将達每小時30英裏(48.28公裏)。該校科研組已經用齒輪、電池和電動馬達制成一個4條腿的機器獵豹，它的重量大約與一隻真正的獵豹的體重相同。最近該科研組在麻省理工學院的基裏安庭院對它進行了奔跑測試，用來展示它能在凸凹不平的道路上奔跑。室内試驗顯示，機器獵豹的奔跑速度可達每小時10英裏(16.09公裏)，越過一個障礙後，它甚至能夠繼續奔跑。據該校研究人員估計，當前這種機器獵豹版本的時速最終可能将會達到30英裏(48.28公裏)。

這個跳躍運算法則的關鍵，是通過編程促使該機器獵豹的每條腿在觸到地面的瞬間，使出一定數量的力量，以便保持特定速度：通常預定速度越快，機器獵豹向前推進的力量就需要越大。麻省理工學院機械工程學副教授金尚培(Sangbae Kim)假設，這種機器獵豹奔跑的力量控制方法，大體上與世界級短跑運動員類似。他說：“博爾特等短跑運動員的換腿速度并非更快。事實上他們是通過增加着地力量，達到增加步幅長度的目的，因此他們能在相同頻率下飛得更快。”金尚培稱，采用一種基于力的方法，機器獵豹就可在更加凸凹的地形上自如奔跑，例如一躍跳過一片草地。

在踏車試驗中該科研組發現，機器獵豹在行進中稍微有些上下搖晃，它在越過一個泡沫障礙物後，仍繼續保持原有速度。金尚培表示：“大部分機器人存在的共同缺點是行動遲緩，而且身體沉重，因此在高速環境下無法很好地控制力度。而這正是麻省理工學院的獵豹的特别之處：事實上你能在極短時間内控制力量分布，通過接觸地面獲得力量，用來确保它更穩定、更靈活，而且動力更充足。”他稱，導緻這種機器獵豹動力十足的是一種專門設計的高轉矩密度電機，它是由麻省理工學院電氣工程教授傑弗裏-朗設計的。這些電機受美國麻省理工學院電子研究實驗室主要研究工程師大衛-奧騰設計的放大器控制。這種特殊電動機與專門設計的受生物啓發的腿相結合，不用在腳上安裝十分複雜的力量傳感器，就能很好地控制施加在地面上的力量。

金尚培及其同事----研究科學家樸惠元(Hae-Won Park)和研究生蔡明一(Meng Yee Chuah)，這個月将會在美國芝加哥舉行的IEEE/RSJ智能機器人與系統國際會議上，詳細介紹他們的跳躍運算法則。該科研組表示，奔跑行爲可以從生物力學上被分解成許多不同的步态，例如從小跑和慢跑到更有活力的跳躍和飛奔。跳躍時，動物的前腿會同時着地，接着是兩條後腿，這與野兔跳躍的方式類似，這是研究人員最先選擇模仿的一種相對簡單的步态。金尚培說：“跳躍像是一種入門級高速步态，而飛奔則是終極步态。一旦你開始跳躍，你就很容易邁開兩腿，進入飛奔狀态。”當動物跳躍時，它的腿接觸地面隻有一秒鍾的若幹分之幾，就會再次躍入空中。腿在地面上停留，而非在空中停留的時間百分比，在生物力學裏被稱之爲“占空因數”，動物跑得越快，它的占空因數就越短。

金尚培及其同事們發展的一種運算法則，能夠确定1條腿在每次循環交替的過程中，在地面上停留的短暫時間裏應該施加的力度。據他們推斷，這個力對機器獵豹克服向下的重力，達到騰空而起的目的而言，應該已經足夠。金尚培說：“我一旦清楚我的腿在地面上停留的時間，以及我的身體在空中停留的時間，我就知道我需要施加多大的力，用來抵消重力造成的影響。現在我們能在很多速度下自如控制跳躍。要想跳躍，施加的力需要增至三倍，這樣才能跳過障礙物。”

試驗過程中，該科研組以越來越小的占空因數讓機器獵豹奔跑，遵循這個運算法則的力量指示，機器獵豹能夠以更快的速度奔跑，卻不會摔倒。金尚培稱，該運算法則能夠精确控制機器獵豹在奔跑過程中能夠施加的力量。他表示，與之相比，類似的四足機器人或許能施加較大的力，但是效率并不高。此外，這種機器獵豹利用汽油奔跑，要由汽油發動機提供動力，才能産生較高的力。“因此它們發出的噪音會更大。然而，我們的機器獵豹像動物一樣安靜和高效。你隻能聽到腳接觸到地面發出的聲音。這是我們在較高的動态環境下控制力的一個全新典範。将來任何有腿機器人應該都能做到這些。”