荷蘭研制新款機(jī)器人 可以像人一樣直立行走

荷蘭機(jī)器人可像人類(lèi)一樣直立行走

　　據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，荷蘭的科學(xué)家日前稱(chēng)，他們最近成功地研制出一款新型機(jī)器人。與眾不同的是，這款機(jī)器人可以像人類(lèi)一樣直立行走，無(wú)論是行走的姿態(tài)還每一步伐的距離，都幾乎與人類(lèi)完全一樣。
　　教會(huì)機(jī)器人起立行走是一件非常復(fù)雜的事情。行走機(jī)器人出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，其應(yīng)用領(lǐng)域大致可以分為兩類(lèi)。第一類(lèi)源自工業(yè)機(jī)器人界，在這里所有活動(dòng)都按固定的程序進(jìn)行，其主要局限性在于成本太高、能耗過(guò)大且靈活度不夠高。在依據(jù)人類(lèi)行走設(shè)計(jì)行走機(jī)器人領(lǐng)域，荷蘭代夫爾特理工大學(xué)一直是處于先鋒地位，其應(yīng)用策略為更靈活和節(jié)能的人類(lèi)行走。代夫爾特理工大學(xué)的博士生達(dá)安-霍伯倫首次論證了，“向前倒”是一種調(diào)節(jié)平衡的行為，機(jī)器人可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能效和高穩(wěn)定性。他的突破性成就在于，首次發(fā)明了一個(gè)有效測(cè)量人類(lèi)行走穩(wěn)定性的恰當(dāng)方法，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為“向前倒”是一種不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。接下來(lái)，他構(gòu)建了一個(gè)新機(jī)器人“弗萊姆”，并用它來(lái)展示改進(jìn)的性能。
　　“弗萊姆”由7個(gè)電動(dòng)機(jī)和1個(gè)平衡機(jī)件組成，在許多算法的操控下保持了高水平的穩(wěn)定平衡。例如，“弗萊姆”可以應(yīng)用平衡機(jī)件提供的信息，將兩腳距離分開(kāi)略遠(yuǎn)以防止可能的摔倒。霍伯倫表示，“弗萊姆”是世界上最先進(jìn)的行走機(jī)器人，至少是應(yīng)用人類(lèi)行走作為起動(dòng)原理的機(jī)器人范疇中的佼佼者。研究人員們運(yùn)用行走過(guò)程建模制造了行走更自然的兩條腿的機(jī)器人。對(duì)行走過(guò)程的深入了解將有助于人們通過(guò)改良的診斷、訓(xùn)練和康復(fù)器械等來(lái)解決許多行走困難。荷蘭代爾夫特大學(xué)正與阿姆斯特丹自由大學(xué)的運(yùn)動(dòng)科學(xué)家們一同，致力于這個(gè)領(lǐng)域的研究。霍伯倫拿踝關(guān)節(jié)舉了個(gè)例子：踝關(guān)節(jié)是一種彈簧類(lèi)型，代表了最高的彈性水平，因此霍伯倫對(duì)“弗萊姆”的踝關(guān)節(jié)所做的研究為運(yùn)動(dòng)科學(xué)家們提供了對(duì)行走過(guò)程的進(jìn)一步了解。
　　在此前進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，這款機(jī)器人總是會(huì)在行走過(guò)程時(shí)不斷跌倒，它在直立行走時(shí)會(huì)稍稍前傾，步伐會(huì)更短一些。這種機(jī)器人的關(guān)鍵部分在于其“大腦”，它的紅外眼和控制電路相連，控制電路會(huì)在需要的時(shí)候引導(dǎo)它改變步法。此前的研究顯示，人體內(nèi)的動(dòng)力控制系統(tǒng)包含了多個(gè)層級(jí)，肌肉和脊髓之間的交互作用主要取決于其本身，直至需要大腦來(lái)進(jìn)行更高級(jí)別的控制。這一關(guān)系可以解釋為什么有些癱瘓患者在踩腳踏車(chē)時(shí)腿可以動(dòng)，卻無(wú)法站立起來(lái)行走。這也是他們研究的核心之處。他還指出，通過(guò)研究機(jī)器人來(lái)進(jìn)一步了解人體各個(gè)不同部分如何在行走時(shí)互相協(xié)作，對(duì)于改進(jìn)人體衛(wèi)生保健有著實(shí)質(zhì)性的作用。它不僅能讓人們?cè)O(shè)計(jì)出更好的假肢修補(bǔ)方法，還能幫助臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)家和病人齊心協(xié)力治療病人的脊髓和其它重病，使之重新恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力。
　　荷蘭科學(xué)家表示，他們研究的目標(biāo)不僅僅是為了推進(jìn)機(jī)器人技術(shù)，還旨在進(jìn)一步了解步行力學(xué)，然后將其應(yīng)用于人類(lèi)的修復(fù)術(shù)和彌補(bǔ)術(shù)，甚至于改進(jìn)運(yùn)動(dòng)性能。目前的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)組建過(guò)許多不同設(shè)計(jì)的行走機(jī)器人，其中包括一個(gè)擁有靈活膝蓋的機(jī)器人模型，它可以準(zhǔn)確模仿人的行走，其每單位重量和距離消耗的能量媲美人類(lèi)步行者。