“夜猴”跳躍機器人驚艷全球媒體 敏捷性達到每秒1.7米

　　加州大學伯克利分校(UC Berkeley)仿生微系統實驗室(Biomimetic Millisystems Lab)研發出了一個微型跳躍機器人Salto，體重僅有100g，是目前最敏捷、跳躍能力最好的有腿跳躍機器人，平均每隔0.58秒就可以進行一次高達1米的跳躍，跳躍敏捷性為1.7 m / s。這項研究成果發表于國際著名雜志《科學》(Science)的最新子刊《科學·機器人》(Science Robotics)的創刊號上。

　　當天，麻省理工科技評論、華盛頓郵報、路透社、每日郵報、每日電訊、南華早報、美國之音、CNET、Gizmodo、Popular Science、Engadget、Mashable、IEEE Spectrum等全球媒體紛紛刊文報道了這項技術。

　　由羅納德·菲爾林(Ronald Fearing)領導的加州大學伯克利分校仿生微系統實驗室一直致力于模擬生物的操縱、運動、感知、驅動以及控制策略等特征來從根本上改善微型機器人的性能，并以其出色的微型仿生機器人而著名。

　　其中，鄧肯·霍爾丹(Duncan Haldane)的發明成果最多，包括奔跑機器人、帶翅膀的機器人、帶尾巴的機器人甚至帶頭發的機器人等?；魻柕F隊特別擅長尋找那些最有才華和能力的動物作為其仿生設計的靈感來源。Salto就是由霍爾丹團隊研發出的。

　　Salto的設計靈感來自于自然界中最佳跳高運動員之一——夜猴(galago)。夜猴是一種小型的非洲靈長類動物，體重只有幾公斤，單次跳躍就能超過高高的灌木叢(約2米)。

　　生物學家在十多年前才知道夜猴這種超高跳躍能力的秘訣：夜猴利用腿部結構放大其肌肉和肌腱的力量。起跳之前，夜猴會蹲伏延長起跳階段足部與地面的接觸時間，將更多力量上傳到伸展的肌腱中。這樣，比起單使用肌肉力量，這種機制能讓加速度提升15倍多。

　　研究者稱，有效的跳躍運動不僅僅指跳躍的高度，還在于跳躍的頻率。此處的“敏捷性”指的是微型機器人在不斷重復跳躍過程中能達到的跳躍高度，更專業的說法是“跳躍系統在進行重復跳躍運動時能達到的最大平均垂直速度”。所以，假設夜猴每0.78秒能夠跳躍1.7米高度，其敏捷性為2.2米每秒。

　　為了達到高度敏捷性，不僅要跳的高，還要跳的頻繁。例如，瑞士洛桑聯邦理工大學(EPFL)開發的蚱蜢仿生跳躍機器人的垂直跳躍高達1.3米，但卻只能每隔4秒跳躍一次，所以其敏捷性很低。相比之下，賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)開發的四腿跳躍機器人Ghost Minitaur跳躍高度只有0.48m，卻能夠每0.43秒跳躍一次，所以盡管其跳躍高度較低，但是其敏捷性卻較高。

　　不同驅動類型的跳躍機器人系統的敏捷性：時間周期為4s，自左向右分別為并聯彈性體驅動的EPFL跳躍機器人、剛性的Minitaur機器人、串聯功率調節式驅動的夜猴仿生跳躍機器人(本文)以及動物夜猴。每個箭頭代表一次跳躍運動;箭頭右側數字分別表示跳躍高度和跳躍周期;頂部數字表示敏捷性。

　　提升敏捷性涉及到提升跳躍高度或跳躍頻率，或著(通常)兩者都提升。夜猴雖然能夠跳的很高，但使其如此敏捷的還是其快速周而復始的跳躍能力。大多數跳躍機器人都具有低敏捷性(如EPFL蚱蜢機器人)，因為其必須耗費時間收縮彈簧以便儲存足夠的能量用于再次跳躍，這當然會拉低其跳躍頻率。