不用攝像頭和激光雷達(dá)，新款機(jī)器人「憑感覺」越野、爬雪山、過(guò)草地！

作者 李傳福 史湘綺

在自然界中，動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)能力是無(wú)比驚人的，它們能在多變的環(huán)境中靈活、高效地移動(dòng)?？茖W(xué)家們一直在努力研發(fā)能夠像動(dòng)物一樣適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的機(jī)器人。最近，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的研究人員共同開發(fā)了一種新型的電動(dòng)液壓人工肌肉系統(tǒng)機(jī)器人（以下簡(jiǎn)稱“電動(dòng)液壓機(jī)器人”），它代表了這一領(lǐng)域的最新突破。

電動(dòng)液壓機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感直接來(lái)自于動(dòng)物的肌肉骨骼系統(tǒng)。它利用成對(duì)的電動(dòng)液壓人工肌肉來(lái)驅(qū)動(dòng)，這些肌肉能夠線性收縮，并自我感知其收縮狀態(tài)。與常規(guī)的電磁馬達(dá)相比，電動(dòng)液壓人工肌肉在維持姿勢(shì)時(shí)幾乎不消耗能量，能量的消耗僅發(fā)生在肌肉的收縮或放松過(guò)程中。這種設(shè)計(jì)讓電動(dòng)液壓機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)表現(xiàn)出了極高的能效和快速響應(yīng)的能力。

敏捷與適應(yīng)性

電動(dòng)液壓機(jī)器人展示了卓越的敏捷性和適應(yīng)性。它能以超過(guò)5赫茲的頻率執(zhí)行強(qiáng)有力的步態(tài)運(yùn)動(dòng)，甚至能完成高達(dá)腿高度40%的跳躍。這使得它能夠輕松地越過(guò)草地、沙地、礫石、卵石，以及大型巖石。此外，電動(dòng)液壓機(jī)器人的剛度是可調(diào)節(jié)的，能夠根據(jù)地形的變化自動(dòng)調(diào)整，以最節(jié)能的方式進(jìn)行跳躍。

節(jié)能典范：電動(dòng)液壓機(jī)器人的能效優(yōu)勢(shì)

在能源效率方面，電動(dòng)液壓機(jī)器人同樣表現(xiàn)出色。它的運(yùn)輸成本（即機(jī)器人移動(dòng)單位距離所消耗的能量）非常低，僅為0.73，遠(yuǎn)低于許多基于電磁馬達(dá)的系統(tǒng)。在蹲伏實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)液壓機(jī)器人消耗的能量?jī)H為傳統(tǒng)電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人的1.2%。這一優(yōu)勢(shì)意味著電動(dòng)液壓機(jī)器人能夠在沒有外部電源的情況下運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)也意味著它在熱敏感環(huán)境中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

自我感知：無(wú)需外部傳感器的智能

電動(dòng)液壓機(jī)器人的自我感知能力是其另一個(gè)顯著特點(diǎn)。利用電動(dòng)液壓人工肌肉的電容自感應(yīng)技術(shù)，電動(dòng)液壓機(jī)器人能夠在沒有外部傳感器的情況下檢測(cè)障礙物。這種自我感知能力使得電動(dòng)液壓機(jī)器人在遇到障礙物時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整其運(yùn)動(dòng)模式，從而越過(guò)或避開障礙物。

未來(lái)的應(yīng)用前景

電動(dòng)液壓機(jī)器人的敏捷性、適應(yīng)性和節(jié)能特性，展示了未來(lái)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。它們將更加靈活、高效，能夠在更多復(fù)雜的環(huán)境中為人類提供服務(wù)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以預(yù)見，這種電動(dòng)液壓機(jī)器人將被應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，包括搜索救援、醫(yī)療輔助、甚至是家庭服務(wù)機(jī)器人。