作者 李傳福 史湘綺

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

電動液壓機器人的設計靈感直接來自于動物的肌肉骨骼系統(tǒng)。它利用成對的電動液壓人工肌肉來驅(qū)動，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)的電磁馬達相比，電動液壓人工肌肉在維持姿勢時幾乎不消耗能量，能量的消耗僅發(fā)生在肌肉的收縮或放松過程中。這種設計讓電動液壓機器人在執(zhí)行任務時表現(xiàn)出了極高的能效和快速響應的能力。

敏捷與適應性

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

節(jié)能典范：電動液壓機器人的能效優(yōu)勢

在能源效率方面，電動液壓機器人同樣表現(xiàn)出色。它的運輸成本（即機器人移動單位距離所消耗的能量）非常低，僅為0.73，遠低于許多基于電磁馬達的系統(tǒng)。在蹲伏實驗中，電動液壓機器人消耗的能量僅為傳統(tǒng)電磁馬達驅(qū)動的機器人的1.2%。這一優(yōu)勢意味著電動液壓機器人能夠在沒有外部電源的情況下運行更長時間，同時也意味著它在熱敏感環(huán)境中具有潛在的應用價值。

自我感知：無需外部傳感器的智能

電動液壓機器人的自我感知能力是其另一個顯著特點。利用電動液壓人工肌肉的電容自感應技術，電動液壓機器人能夠在沒有外部傳感器的情況下檢測障礙物。這種自我感知能力使得電動液壓機器人在遇到障礙物時能夠自動調(diào)整其運動模式，從而越過或避開障礙物。

未來的應用前景

電動液壓機器人的敏捷性、適應性和節(jié)能特性，展示了未來機器人技術的發(fā)展趨勢。它們將更加靈活、高效，能夠在更多復雜的環(huán)境中為人類提供服務。隨著技術的不斷進步，我們可以預見，這種電動液壓機器人將被應用于更廣泛的領域，包括搜索救援、醫(yī)療輔助、甚至是家庭服務機器人。

來源: 李傳福