沒有任何動力源,這款機器人竟然走了10萬步!
如果沒有任何動力源,機器人能走么?
YES!
先看看這款完全自主行走的機器人。
這款沒有任何動力源的機器人早在2009年就創下了吉尼斯世界紀錄,連續行走了13小時45分鐘 ,共100650步,總距離15.2公里。
機器人的最大特點是,沒有使用任何電源和電機,是一個無動力機器人。由日本名古屋工業大學佐野明人教授研發而成。
可是,一般的行走機器人都會用到電源和傳動器。沒有動力,機器人靠什麼行走呢?佐野教授通過長年的觀察研究,發現了人的行走原理,並開發出了這款機器人。
這一原理就是「受動(被動)步行」原理。「被動步行」原理揭示了人的雙足行走不僅僅是靠腿部肌肉(主動性),更需要自然重力驅使(被動性)。開發出的機器人不依賴於預設的行走軌道,只是通過動力學和環境的相互作用來生成行走姿勢,與人的自然行走非常接近。
而為了保持行走時的平衡,機器人還利用了鐘擺原理。
佐野於1992年在名古屋大學獲得工學博士學位,現任名古屋工業大學大學院工學研究科電氣機械工學專業機器人研究室教授。他曾經擔任2010年2011年日本機器人學會理事和2015年2016年日本測量自動控制學會理事,是日本機械學會和日本機器人學會的特別研究員。
佐野教授專註於步行研究和觸覺研究,以「被動行走」原理為基礎,於2014年開發出世界上第一台無動力步行輔助器ACSIVE。
試想哪一天,不依賴於任何動力源的只有雙腿的機器人滿大街跑,人類是不是反而變成了外星人?那場景似乎並不遙遠。科技就是這樣,一方面改變著世界,一方面也改變著人類自身。
【特別說明】
這裡需要說明的是,上面的圖片中機器人腳下的板略有傾斜(屬於斜面)。
文章中所說的「無任何動力源」是指沒有將非機械能轉換為機械能的部件,比如電機等裝置。機器人只是依賴自然力及本身的結構來實現雙足或多足行走。
這裡的自然力包括重力、足與地面的摩擦力等,而機器人本體本身可以包含一些如彈簧之類的被動元件。
根據能量守恆定律,機器人行走的時候,由於足與地面的碰撞和摩擦會導致一部分能量損失,機器人不可能在完全水平的地面上持續行走。
但是,依靠重力帶來的能量補充,可以在略微傾斜的斜面上實現穩定持續的行走。或者通過給機器人加以簡單的驅動,以少許能量替代在斜面上由重力提供的能量,也可以實現其在平地上穩定行走。
下面是被動步行原理髮展過程的一個簡要說明,由最初的球狀物發展到目前的雙足機器人。希望對大家有所幫助。
上面佐野教授創造的吉尼斯世界紀錄後來於2011年9月被位於日本北海道的公立函館未來大學兵頭和幸副教授開發的機器人打破。該機器人連續步行了100小時,達90萬步,總距離16.3公里。
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