认识 NeRmo,有脊椎的老鼠机器人

认识 NeRmo,有脊椎的老鼠机器人

波士顿动力公司的 Spot 和 Cheetah 等四足机器人的敏捷性几乎全部归功于精妙的步法。虽然它们在视觉上可能与哺乳动物的动作非常相似,但解剖学灵感主要停留在腿部。然而,在生物学中,四足动物的运动、灵活性和复杂的运动功能几乎完全源于其脊柱。在机器人中复制这种复杂的堆叠椎骨系统比复制腿部困难得多——但如果可以将人造脊柱整合到此类设计中,工程师就可以开辟出全新的精确机动性途径。

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据报道,现在工程师们在以脊柱为中心的四足机器人方面又迈进了一步,这要归功于一个研究团队的非常神奇的、受啮齿动物启发的机器人。周三,来自德国和中国的合作者在《科学机器人》杂志上发表了一篇文章,介绍了 NeRmo,这是一种仿生四足机器人,它依靠一种新颖的运动肌腱框架在环境中快速移动。

就外观而言,NeRmo 模仿了老鼠的骨骼系统——虽然耳朵很可爱,但可能有些多余。机器人坚硬的前半部分装有电子系统,而后半部分的功能与真正的柔性脊柱非常相似,有四个腰椎和侧关节。人造肌腱穿过脊柱以及机器人的肘关节和膝关节,使 NeRmo 能够做出更像老鼠的动作,同时转动时间更快。

据慕尼黑工业大学、纽伦堡工业大学和中国中山大学的合作伙伴介绍,NeRmo 的肌腱滑轮系统不需要任何肌肉,同时仍允许在侧向和矢状面上平稳地屈曲,即左右和上下。

为了测试他们的新设计,该团队对 NeRmo 进行了一系列四项实验,以展示静态平衡、直线行走、敏捷转弯和迷宫导航。每次试验包括两轮——一轮激活脊柱系统,另一轮禁用脊柱系统。总体而言,当 NeRmo 将脊柱整合到其运动中时,它能够更好、更快、更准确地完成任务。

然而,迷宫导航才是 NeRmo 真正的闪光点。有了脊柱支撑,这只老鼠机器人完成迷宫行走的速度比没有脊柱支撑的蹒跚行走平均快 30%。
尽管仍处于早期阶段,但研究人员相信,进一步调整设计并将脊柱系统整合到未来的四足机器人中可以大大改善它们的功能。如果 NeRmo 还不足以证明这一点,那么可以这样想——麻省理工学院的 Cheetah 仅用一个驱动关节就能以每秒 13 英尺的速度奔跑,该关节模仿矢状面的脊柱屈曲。而 NeRmo 有八个关节。

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