“猎豹”机器人能跑赢猎豹吗

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  如果谁要能跑赢猎豹,那无疑就是这地球上当之无愧的短跑冠军了。显然人类自己已经没有指望跑赢猎豹了,那么机器人有没有希望呢?
  “猎豹”机器人
  跑赢博尔特了
  在远处的山坡上,一间居民小屋突然冒出了滚滚浓烟,呼救的声音也接连传出。面对这种突发的情况,站在千米之外的“极速”机器人立即以每小时120千米超猎豹的速度,迅速跨越脚下的沟壑,飞奔到失火现场,破门而入,迅速把屋内被困的人员一一解救了出来。如果是换了人类,就是以博尔特的速度奔跑过去,也会延误救人时间,痛失救人的最佳时机。当然,“极速”机器人现在还是在科幻小说里有,但它确实是为人类所需要的,不只执行应急响应、人道主义援助和其他防御任务需要它们,未来战场上奋勇杀敌也需要它们。
  为了让“极速”机器人早日在现实中出现,一直以来,科学家们进行了不懈地探索。如早些时候,科学家让越野机器人使用车轮或履带在颠簸的路面上行驶,然而,遇到非常复杂的地形,这种机器人因为没有跨越障碍物的本领,所以会常常被障碍物或者沟沟坎坎给拦住。但是让机器人摆动和提升机械腿,要比让车轮转动或在轨道上滚动要困难得多了,而以前有腿的机器人也不尽人意,因为它们的速度要比轮式或履带式的机器人缓慢很多。不过,经过不懈地努力,后来美国科学家发明的双足机器人就创造了每小时21千米的奔跑记录,超过了我们一般人的奔跑速度,但比迄今人类跑得最快的奥运会冠军博尔特创造的百米时速44.7千米,还是逊色很多。
  不过,最近又有喜讯传来。美国科学家还真的发明了一种“猎豹”机器人,它的速度就超过了博尔特。这种半米多高的四足机器人装配着一系列高科技装备,其中包括激光陀螺仪、照相机和随载计算机,它还具有灵活的脊椎和铰接式头部。它在奔跑过程中可将四肢全部抬起,背部形成一个拱形,这样可保证较大的前进步伐。当然,它奔跑成绩的提升主要原因在于科学家改进了步伐协调技术,以及使用了动力更强的液压泵。在短短半年时间里,科学家就把“猎豹”机器人的奔跑记录由每小时29千米,提升到了每小时45.5千米,从而打破了迄今为止有腿机器人陆地奔跑速度的最高记录,成为速度最快的四腿机器人。
  不过,目前“猎豹”机器人还仅能依靠外接电源提供动力,它的周围还连接着各种电源和计算机数据电缆,还不能自由奔跑;而且这个速度还不是真正独立跑的速度,所以下一步要让它真正独立跑起来,跑赢并远超博尔特,还有许多事情要做。
  继续向猎豹学习绝技
  其实,“猎豹”机器人真正的目标就是要跑赢猎豹,超过猎豹的最高时速每小时110千米,成为地球上真正的短跑冠军。但 “猎豹”机器人的速度目前还不及猎豹的一半,下一步该如何才能真正赶超猎豹呢?科学家认为,前提是把猎豹的冲刺技术真正摸透,然后才能有的放矢地去效法和模仿。
  好在最近英国科学家领导的一个研究小组,就对猎豹的冲刺绝技进行了破解。研究人员把英国动物园的一些猎豹带进了行为实验室,他们用鸡肉充当诱饵,引诱它们奔跑,以便精确测度它们的步伐。同时,高速摄影机从多个角度将它们的一举一动记录下来。然后研究人员在与猎豹速度相近的一种灰狗身上,做了同样的实验,之后将这两种动物的步法和形态进行了对比。结果发现,猎豹和灰狗都采用了一种“旋转式疾驰”的奔跑方式:奔跑时,它们的四条腿都做剧烈的圆周运动,背部弓起;在全速奔跑时,后腿腾起的高度几乎超过了耳朵的高度。但猎豹速度可以达每小时110千米左右,灰狗只能达到每小时65千米左右。不过,两者时速保持在大约65千米以下时,猎豹和灰狗差别并不明显,但时速超过65千米之后,灰狗就无法再提速了,而猎豹则启用了灰狗所没有的更神奇的冲刺绝技,这才使得时速远远超过了灰狗。
  那么,猎豹那更神奇的冲刺绝技究竟是什么呢?接下来的研究发现,当猎豹开始发力提速的时候,它们的腿动得越来越快,在迈步频率提高的同时,步幅也在加大。然而,灰狗在整个奔跑过程中都保持着相当稳定的迈步频率。猎豹之所以冲刺更给力,优势在于它们的大腿肌肉更强健。更奇妙的是,猎豹碰触地面的方式也和灰狗不同,猎豹的脚掌在地面停留的时间稍长,比灰狗多停留了几分之一秒。因为这样做可以使腿部吸收更多脚掌撞击地面时产生的反作用力,从而获得了相对更多的冲刺推动力。如果不延长脚掌在地面停留的时间,那么运动过程产生的这种反作用力会引起猎豹大腿肌肉撕裂。
  现在,猎豹的冲刺绝技破解了,下一步“猎豹”机器人真的可以借鉴这些冲刺绝技,并加以模仿。因为未来“猎豹”机器人的大腿“肌肉”可以比猎豹还强健,抗地面的反作用力的能力也更强,所以未来它们超越猎豹赢得世界短跑冠军桂冠,完全是指日可待。
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