新型机器人走路可伸缩小腿

在最近召开的第191届美国科学促进会年会上，科学家向外界展示了三个仿照人类步行方式直立行走的机器人(见封图)，它们分别是美国麻省理工学院的“学步者"机器人、康奈尔大学的“康奈尔"机器人、荷兰代尔夫特技术大学的“丹尼斯"机器人。“学步者"机器人是3个机器人中最矮的一个，走起路来摇摇摆摆，就像刚开始学步的儿童。“学步者"机器人只有2.74公斤重、高43厘米。而“康奈尔"机器人重约13公斤、高度约1米。“丹尼斯"机器人重8公斤、高1.5米。对于这几个机器人来说，它们仅仅在人类面前迈出了一小步。但是，对于机器人研究领域来说，这是研究人员迈出的一大步，是自19世纪以来机器人行走研究领域的重大技术突破。

新型机器人能耗更低

新型步行机器人使用了一种全新的“无源动力学"机械系统，这种系统让它们的行走效率超过以往任何步行机械，所需能量只相当于一个人散步时消耗的能量。这一系统让机器人的小腿在迈步之后，仅仅借助重力，就能摆回去，这样所消耗的能量就大大减小了。康奈尔大学的机械工程师安迪·瑞纳说，更少的马达驱动运动是提高效率的关键。为了减少能量的浪费，必须减少马达的工作。目前，世界上最先进的机器人是本田公司开发的"阿西莫"类人机器人，但是它行走时的步态显得十分机械，消耗的能量也是人类步行的10倍以上。

新型机器人可以适应复杂的地形

新型机器人不但能量消耗少，更重要的是它们可以像人类那样在各种复杂的地形(比如坡地、台阶、布满小石头的道路)上行走。行走机器人懂得人类行走的诀窍，它们利用曲线型脚和机动化脚踝来向前迈动它们的大腿。当它们行走时，膝盖会弯曲带动小腿，双臂会前后摆动以保持身体平衡。这种稳健的、像人一样的运动表明，无源动力学效应在人类自然行走的机制中非常重要。

“学步者"机器人是第一个使用学习程序的步行机器人，也是三个机器人中最聪明的一个，拥有一个与蚂蚁智力水平相当的大脑，能像人类一样适应新地形。“学步者"机器人配备有传感器，其可以测量它的动作、倾斜度和运动速度，然后指挥小发动机来调整步态，以适应地形的变化。它能够在大约600步内自行调整步态，学会在新地形环境下行走。传感器以每秒200次地进行测量，不间断地将新指令传达给发动机，以控制它的倾斜和运动速度。“学步者"机器人还可以依据学习来的经验，每走一步都会对行走参数进行小小的调整。

研究人员认为，这些技术突破将改变机器人的制造方式，它们还希望这些机器人能帮助科学家弄清动物的运动机理。此外，这些新型的机器人也为设计更轻便的假肢带来了新的思路。