没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步,其实是重力势能做功拉 双足 国外

admin 9天前 16

但是,依靠重力带来的能量补充,可以在略微倾斜的斜面上实现稳定持续的行走。或者通过给机器人加以简单的驱动,以少许能量替代在斜面上由重力提供的能量,也可以实现其在平地上稳定行走。这也是未来用于解决走路残疾人的困难的最有希望的一种方式。


神奇的无动力机器人

如果没有任何动力源,机器人能走么?

YES!

先看看这款完全自主行走的机器人。

【视频:2012年研制版本】

这款没有任何动力源的机器人早在2009年就创下了吉尼斯世界纪录,连续行走了13小时45分钟 ,共100650步,总距离15.2公里。

注:通过改进,2012年该机器人创下连续不断想走27小时,总距离72公里的世界纪录

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步

这款机器人的最大特点是,没有使用任何电源和电机,是一个无动力机器人。

如果实现行走?

可是,一般的行走机器人都会用到电源和传动器。没有动力,机器人靠什么行走呢?日本学者通过长年的观察研究,发现了人的行走原理中的一个重要的外界因数-重力,因为重力人才能实现如此高效和稳定的双足行走。同样重力正是这款机器人唯一的动力来源。

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步

这一原理就是“受动(被动)步行”原理,这一原理是人类目前提出关于行走研究方法中最重要的一种,是未来实现超高效,自然稳的双足仿人步行机器人的唯一方式!“被动步行”原理揭示了人的双足行走不仅仅是靠腿部肌肉(主动性),更需要自然重力驱使(被动性)。运用“被动步行”原理开发出的机器人可以不依赖于预设的行走轨道,只是通过动力学和环境的相互作用来生成行走姿势,与人的自然行走非常接近。

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步

应用

  1. 日本学者通过十几年不断深入探索,在“被动步行”理论上取得重大突破,目前这个领域水平处于世界最领先的位置。“被动步行”最重要的应用之一就是用于高效率稳定的步行机器人的研制,90年代开始日本科学家通过不断改进最终研制出以上的全被动行机器人,该机器人的能量效率甚至比世界最先进的本田ASIMO和波士顿动力机器人高20倍。

图:正在研制的半被动步行机器人

2.于2012年运用“被动步行理论”研制出世界第一款无动力步行辅助器-爱来奇无动力步行辅助器,在世界范围内引起轰动。主要用于帮助走路困难人群恢复行走能力,具体包括:

  • 因中风等引起的单腿麻痹无力(偏瘫)

  • 腿脚无力的老年人

  • 意外事故导致的走路残疾

  • 登山,徒步等户外运动爱好者

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步

特别说明

文章中所说的“无任何动力源”是指没有将非机械能转换为机械能的部件,比如电机等装置。机器人只是依赖自然力及本身的结构来实现双足或多足行走。

这里的自然力包括重力、足与地面的摩擦力等,而机器人本体本身可以包含一些如弹簧之类的被动元件。

根据能量守恒定律,机器人行走的时候,由于足与地面的碰撞和摩擦会导致一部分能量损失,机器人不可能在完全水平的地面上持续行走。

但是,依靠重力带来的能量补充,可以在略微倾斜的斜面上实现稳定持续的行走。或者通过给机器人加以简单的驱动,以少许能量替代在斜面上由重力提供的能量,也可以实现其在平地上稳定行走。这也是未来用于解决走路残疾人的困难的最有希望的一种方式。

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步

图:人辅助上坡行走

图:腿行被动机器人平地行走

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步

图:被动机器人辅助人行走

试想哪一天,不依赖于任何动力源的只有双腿的机器人满大街跑,人类是不是反而变成了外星人?那场景似乎并不遥远。科技就是这样,一方面改变着世界,一方面也改变着人类自身。

没有任何动力源,这个机器人尽然连续走了13万步


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