工程师设计出破纪录的机器人可跳两倍于大本钟的高度

曼彻斯特大学的工程师们揭开了设计一种机器人的秘密，这种机器人可以跳跃120米，比迄今为止设计的任何其他跳跃机器人都要高。

通过结合数学、计算机模拟和实验室实验，研究人员发现了如何设计一个具有最佳尺寸、形状和零件排列的机器人，使其能够跳得足够高，以越过比自身尺寸大很多倍的障碍物。

目前跳跃高度最高的机器人可达33米，相当于其自身尺寸的110倍。现在，研究人员设计出了一种机器人，它可以在空中跳跃超过120米，在月球上可以跳跃200米，相当于大本钟塔高度的两倍多。

该项进展发表在《机制与机器理论》杂志上，将彻底改变从行星探索到灾难救援再到危险或无法进入的空间监视等各种应用。

论文合著者、曼彻斯特大学空间机器人研究助理约翰·罗博士表示：“机器人传统上设计为通过轮子滚动或用腿行走，但跳跃提供了一种有效的方式，可以在地形非常不平坦的地方或有很多障碍物的地方行进，例如洞穴内、森林中、巨石上，甚至是太空中其他星球的表面。

“虽然跳跃机器人已经存在，但在设计这些跳跃机器时仍面临几个重大挑战，其中最主要的是要跳得足够高，以克服大型和复杂的障碍物。我们的设计将大大提高弹簧驱动跳跃机器人的能源效率和性能。”

研究人员发现，传统的跳跃机器人经常在完全释放储存的弹簧能量之前就起飞，导致跳跃效率低下，并限制了它们的最大高度。他们还发现，这些机器人通过左右移动或旋转而不是直线向上移动来浪费能量。

新设计必须注重消除这些不良的运动，同时保持必要的结构强度和刚度。

论文合著者、航空航天工程高级讲师本·帕斯利博士表示：“关于机器人的形状，有很多问题需要回答，也有很多决定需要做出，比如，它应该像袋鼠一样有腿可以推离地面，还是应该更像一个带有巨大弹簧的工程活塞?它应该是像钻石一样的简单对称形状，还是应该是更具曲线感和有机感的形状?

“然后，决定了这一点之后，我们需要考虑机器人的尺寸——小型机器人轻便灵活，而大型机器人可以携带更大的马达，实现更强大的跳跃，那么最好的选择是不是介于两者之间呢?

“我们的结构重新设计将机器人的组件质量重新分配到顶部，并将结构向下逐渐变细。更轻的腿，棱柱的形状，以及使用只拉伸的弹簧，这些都是我们展示的可以提高性能的特性，最重要的是，可以提高跳跃机器人的能源效率。”

尽管研究人员已经找到了一种可行的设计方案来显著提高性能，但他们的下一个目标是控制跳跃的方向，并找出如何利用着陆时的动能来提高机器人在一次充电中可以进行的跳跃次数。他们还将探索更紧凑的太空任务设计，使机器人更容易在月球上运输和部署。

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