06.26 “獵豹”機器人能跑贏獵豹嗎

如果誰要能跑贏獵豹,那無疑就是這地球上當之無愧的短跑冠軍了。顯然人類自己已經沒有指望跑贏獵豹了,那麼機器人有沒有希望呢?

“猎豹”机器人能跑赢猎豹吗
“猎豹”机器人能跑赢猎豹吗

“獵豹”機器人

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跑贏博爾特了

在遠處的山坡上,一間居民小屋突然冒出了滾滾濃煙,呼救的聲音也接連傳出。面對這種突發的情況,站在千米之外的“極速”機器人立即以每小時120千米超獵豹的速度,迅速跨越腳下的溝壑,飛奔到失火現場,破門而入,迅速把屋內被困的人員一一解救了出來。如果是換了人類,就是以博爾特的速度奔跑過去,也會延誤救人時間,痛失救人的最佳時機。當然,“極速”機器人現在還是在科幻小說裡有,但它確實是為人類所需要的,不只執行應急響應、人道主義援助和其他防禦任務需要它們,未來戰場上奮勇殺敵也需要它們。

為了讓“極速”機器人早日在現實中出現,一直以來,科學家們進行了不懈地探索。如早些時候,科學家讓越野機器人使用車輪或履帶在顛簸的路面上行駛,然而,遇到非常複雜的地形,這種機器人因為沒有跨越障礙物的本領,所以會常常被障礙物或者溝溝坎坎給攔住。但是讓機器人擺動和提升機械腿,要比讓車輪轉動或在軌道上滾動要困難得多了,而以前有腿的機器人也不盡人意,因為它們的速度要比輪式或履帶式的機器人緩慢很多。不過,經過不懈地努力,後來美國科學家發明的雙足機器人就創造了每小時21千米的奔跑記錄,超過了我們一般人的奔跑速度,但比迄今人類跑得最快的奧運會冠軍博爾特創造的百米時速44.7千米,還是遜色很多。

不過,最近又有喜訊傳來。美國科學家還真的發明了一種“獵豹”機器人,它的速度就超過了博爾特。這種半米多高的四足機器人裝配著一系列高科技裝備,其中包括激光陀螺儀、照相機和隨載計算機,它還具有靈活的脊椎和鉸接式頭部。它在奔跑過程中可將四肢全部抬起,背部形成一個拱形,這樣可保證較大的前進步伐。當然,它奔跑成績的提升主要原因在於科學家改進了步伐協調技術,以及使用了動力更強的液壓泵。在短短半年時間裡,科學家就把“獵豹”機器人的奔跑記錄由每小時29千米,提升到了每小時45.5千米,從而打破了迄今為止有腿機器人陸地奔跑速度的最高記錄,成為速度最快的四腿機器人。

不過,目前“獵豹”機器人還僅能依靠外接電源提供動力,它的周圍還連接著各種電源和計算機數據電纜,還不能自由奔跑;而且這個速度還不是真正獨立跑的速度,所以下一步要讓它真正獨立跑起來,跑贏並遠超博爾特,還有許多事情要做。

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繼續向獵豹學習絕技

其實,“獵豹”機器人真正的目標就是要跑贏獵豹,超過獵豹的最高時速每小時110千米,成為地球上真正的短跑冠軍。但 “獵豹”機器人的速度目前還不及獵豹的一半,下一步該如何才能真正趕超獵豹呢?科學家認為,前提是把獵豹的衝刺技術真正摸透,然後才能有的放矢地去效法和模仿。

好在最近英國科學家領導的一個研究小組,就對獵豹的衝刺絕技進行了破解。研究人員把英國動物園的一些獵豹帶進了行為實驗室,他們用雞肉充當誘餌,引誘它們奔跑,以便精確測度它們的步伐。同時,高速攝影機從多個角度將它們的一舉一動記錄下來。然後研究人員在與獵豹速度相近的一種灰狗身上,做了同樣的實驗,之後將這兩種動物的步法和形態進行了對比。結果發現,獵豹和灰狗都採用了一種“旋轉式疾馳”的奔跑方式:奔跑時,它們的四條腿都做劇烈的圓周運動,背部弓起;在全速奔跑時,後腿騰起的高度幾乎超過了耳朵的高度。但獵豹速度可以達每小時110千米左右,灰狗只能達到每小時65千米左右。不過,兩者時速保持在大約65千米以下時,獵豹和灰狗差別並不明顯,但時速超過65千米之後,灰狗就無法再提速了,而獵豹則啟用了灰狗所沒有的更神奇的衝刺絕技,這才使得時速遠遠超過了灰狗。那麼,獵豹那更神奇的衝刺絕技究竟是什麼呢?接下來的研究發現,當獵豹開始發力提速的時候,它們的腿動得越來越快,在邁步頻率提高的同時,步幅也在加大。然而,灰狗在整個奔跑過程中都保持著相當穩定的邁步頻率。獵豹之所以衝刺更給力,優勢在於它們的大腿肌肉更強健。更奇妙的是,獵豹碰觸地面的方式也和灰狗不同,獵豹的腳掌在地面停留的時間稍長,比灰狗多停留了幾分之一秒。因為這樣做可以使腿部吸收更多腳掌撞擊地面時產生的反作用力,從而獲得了相對更多的衝刺推動力。如果不延長腳掌在地面停留的時間,那麼運動過程產生的這種反作用力會引起獵豹大腿肌肉撕裂。

現在,獵豹的衝刺絕技破解了,下一步“獵豹”機器人真的可以借鑑這些衝刺絕技,並加以模仿。因為未來“獵豹”機器人的大腿“肌肉”可以比獵豹還強健,抗地面的反作用力的能力也更強,所以未來它們超越獵豹贏得世界短跑冠軍桂冠,完全是指日可待。


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