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| 本文作者： 楊波 | 2016-08-17 16:45 |
雷鋒網按：本文作者Evan Ackerman，來源spectrum，由雷鋒網獨家編譯，未經許可拒絕轉載！
大多數有腿的機器人都很有辨識度，因為我們都知道腿是什么樣子的。人類的腿、哺乳動物的腿、鳥腿……有趣的是，有的機器人的腿部設計是大自然中不常見的，比如RHex有六只有彈性、可旋轉的腿，這可以幫助它完成眼花繚亂的雜技。
卡內基梅隆大學的Simon Kalouche剛完成他的碩士畢業(yè)論文。在論文中，他描述了一種全新的設計——“一雙能敏捷行走、跑動的腿，最重要的是它擁有全方位跳躍能力，同時又能敏捷地著陸。”
Kalouche發(fā)明的“山羊腿”就是“無齒輪全方位加速定向拓撲”。這樣的設計與山羊腿的物理學構造幾乎沒有關系，但是在峭壁上跑動能力仍然驚人的山羊確實是Kalouche的直接靈感來源。Kalouche專注于讓機械腿具備山羊腿那樣的能力，而不是從生物學的角度直接復制，最終他發(fā)明出了一套由三重發(fā)動機操控的新奇而極具活力的平行體系。
大多數有腿機器人都能動態(tài)移動，個別例外。人形機器人在跑跳方面的能力特別差，到了最近，四足機器人才開始展現(xiàn)出一些人類習以為常的基本移動技能。即便如此，這些機器人也不是真的擅長像人類的腿那樣，穿越這個星球上50%軌道交通到不了的地方。“山羊腿”嘗試涉足的場景包括：
1. 在輪式車輛無法通行的高度無結構環(huán)境下，已經有了很多帶腿的機器人；
2. 地面標高環(huán)境下，突破大而陡的障礙物（與機器人的高度相關）阻礙行走（對它們而言，可行走的地形角度也有極限，而對人類來說這個極限大概是45度左右）；
3. 坑、洞、溝和穴也會阻礙行走；
4. 緊縮的空間里，轉體或重新定位，接著行走或跳躍都有一定難度；
5. 執(zhí)行不同地形間的遠距離任務，不同的步法或移動形式會提高移動力、效率和機器人自身的壽命。
將“山羊腿”和其他機械腿區(qū)分開的一個重要因素是，它不受限于平面運動，這使它能在不重新定位的條件下，更容易地在不同方位進行移動。“山羊腿”機械動力強勁，虛擬兼容能力強（多虧了一個可以調整的全電阻控制器），它還有三個臀部上升的電發(fā)動機，提供了高能量的分布式金屬項圈，同時還可以保持腿自身的低慣性。
有人嘗試比較“山羊腿”和其他設計，比如MIT設計的一個叫Cheetah的電動四腿（其他出現(xiàn)在Kalouche畢業(yè)論文中的先進的機器人已展示于上圖中）。這就像比較一只真正的山羊和一個真正的獵豹一樣：山羊不會贏，但至少它有一定競爭力，然而獵豹會在山羊再熟悉不過的險峻地勢下，完全喪失話語權。Kalouche總結道：“在直道上，‘山羊腿’或許永遠不會比MIT的獵豹跑得快，“山羊腿”的設計讓它損失了一維空間里的最高速度，目前，在全3D的空間里它的跑跳比包括MIT的獵豹在內的其他有腿機器人都要敏捷自如。”
在對如今帶腿的機器人做了對比和分析后，你一定會發(fā)現(xiàn)“山羊腿”只有一條，它無法支撐站立。目前，Kalouche仍在測試硬件，他下一步要做的是安裝定制電子、電動機控制器以及機器人承載的電力系統(tǒng)，他計劃將機械腿從測試階段，推向無限制的3D空間。除此之外，Kalouche還計劃將“山羊腿”和其他機器人形態(tài)融合，包括單足、兩足、三足和四足等等。
via spectrum
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