http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 15:31:01 來源:第一財經日報
編者語:美國科學家日前推出了一款以獵豹為原型的仿生機器人,其速度可達每小時35英裏,此前美國軍用機器人的時速僅為5.8英裏。
獵豹是陸地上跑得最快的動物,壁虎可以飛簷走壁如履平地,即使是令人厭惡的蟑螂也可以達到200英裏的時速——動物世界裏的種種奇跡不僅令生物愛好者們如癡如醉,還為仿生機器人的設計提供了寶貴的靈感。多年來,美國麻省理工學院(MIT)的教授兼機器人設計師吉姆(Sangbae Kim)一直致力於將動物的生理機製嫁接到機器人身上,並取得了一係列令人矚目的成果。日前吉姆推出了自己的最新設計——一隻以獵豹為原型的仿生機器人,其速度可達每小時35英裏。
吉姆指出,輪式機器人在平地上的作業效率尚可,然而行動速度過慢卻是其致命弱點。例如iRobot公司生產的美國軍用機器人PackBot時速僅為5.8英裏。而獵豹異常靈活的脊椎可在奔跑中提供額外的加速度或助推力。根據他的計劃,研究小組將使用碳-纖維-泡沫合成材料構造一個輕量級的機器人原型,其速度可與獵豹媲美。
duonianlai,jimuyizhizhiliyuyanshengzishengwuxuemoxingdejixiesheji。tarenwei,dongwuwangguoweichuangzaoyidongjiqirentigonglezuibaoguidelinggan。yundongshidongwushenghuodehexinbufen,yeshiqizuizhongyaodegongnengzhiyi。tamenxuyaobuduandixunzhaoshiwu、水源、住zhu處chu或huo逃tao離li天tian敵di。通tong過guo對dui其qi生sheng理li機ji製zhi的de簡jian化hua和he改gai造zao,以yi吉ji姆mu為wei首shou的de研yan究jiu小xiao組zu創chuang造zao了le一yi係xi列lie頗po具ju突tu破po性xing的de仿fang生sheng機ji器qi人ren。其qi中zhong包bao括kuo不bu久jiu前qian問wen世shi的de壁bi虎hu機ji器qi人renStickybot。吉姆介紹說,壁虎可以在垂直的牆壁上如履平地,其速度約為每秒1米。這種非凡的能力使其成為爬蟲機器人的完美榜樣。壁虎的身手之所以如此靈活,其奧秘在於一種名為“定向粘連”(directional adhesion)degongneng,takeyishibihuzaiqianjinguochengzhongyimianlaolaoxifuzaiqiangbishang,yimianxunsudijiangsizhiyuqiangmianfenli。ciwai,bihudejiaodianshangfugaizheyicengximao,qizhijingzhiduoshirentitoufasideqianfenzhiyi。zaifenzijiandexianghuzuoyonglixia,zhecengximaokeyilaolaodifuzhezaiwutibiaomian,congerzaichuizhipanpadeguochengzhongzhichengbihudetizhong。
吉姆借鑒了壁虎的構造,為Stickybotdazaoleyizhongyongyouguixiangjiaomaofadejiaodian。youyuqihoududayubihudejiaozhang,jiqirendepaxingnengliyeshoudaoleyidingdexianzhi。muqiantazhinengpanpafeichangpinghuadebiaomian,rubolihuobaiban。buguo,yijimuweishoudeyanjiuxiaozuzhengzhiliyuwanshanxiangguanjishu,yibianweilaiStickybot能夠攀爬紋理不均勻的牆壁。屆時爬蟲機器人的應用範圍亦將得到極大的拓展,如水下石油管道的維修和高樓窗戶的清洗等。
除了壁虎之外, 蜘蛛也為吉姆的爬蟲機器人設計提供了不少靈感,例如目前正在接受測試的Spinybot——一個六足機器人,它身上的微型爪子或小刺同樣可對物體產生附著力。和貓類不同,Spinybot無需用小刺穿透物體表麵,隻需“摳”住那些輕微的凸起或凹陷即可前進。它的每隻腳上約有10個趾頭,每個腳趾上都有兩根毛刺,上麵的機械裝置可以獨立拉伸,以便分擔體重。此外,身後的尾巴也減少了前肢所需的力量。目前SpinyBot的研製已經取得了成功,研究小組的下一個目標是利用該技術打造重型機器人。
蟑螂或許是世界上最令人厭惡的生物,然而它在吉姆的研究中同樣扮演了重要的角色。蟑螂在1秒中逃竄的路程是其身體長度的50倍,按照人類的標準換算即為每小時200英裏。吉姆在實驗中發現,蟑螂腿的伸張頻率約為每秒鍾15次,它們主要是依靠自身的力學性能前進,而不是對腿部運動的精確控製。正是基於這一發現, 吉姆設計了自己的第一款仿生機器人——iSprawl,以便對運動動力學、腿部的設計和組織理念進行測試。它是一個手掌大小的六足機器人,擁有一塊電池、一個電動馬達、推拉式電纜傳輸係統和電力輸送係統,該係統可將旋轉功力轉換為腿部的推力,其速度可達每秒7.5英尺。隨著iSprawl的問世,吉姆的“蔓延式”(sprawl)機器人家族也開始在科學界嶄露頭角。