X2-VelociRoACH是一個重54克的四足機器人,是同類機器人中速度最快的雙足機器人。這個小家伙每秒能移動4.9米。如果你環顧四周,他的四條腿像風暴一樣移動。根據經驗,用腿行走的機器人如果想走得更快,一般有兩種選擇,而動物用腿(而不是用輪子飛或跑的)有兩種選擇,或者在更短的時間內走更多的步;或者每一步都邁更大的步子。X2-VelociRoACH顯然選擇了前者。
如果要設計一只蟑螂,由于自身骨骼肌的約束,它在給定周期內所能走的最大步數是有限制的,所以蟑螂會傾向于加大步幅以獲得更快的速度。然而,加州大學伯克利分校電氣工程系和計算機科學系的仿生毫系統實驗室的研究團隊并不是在設計一只蟑螂,因為它已經存在于自然界中。恰恰相反,DuncanW。霍爾丹和羅納爾德。害怕正在設計一個機器人,所以他們不受生物學的限制。
因為是機器人,它的腿是直接和電機相連的,所以不可能改變步幅,所以他們采用了另一種選擇——增加步數。他們將其增加到每秒大約45步,打破了實驗室以前的記錄。
唯一能阻止他們增加更多的是物理定律。當然,研究人員可以通過讓機器人每秒完成更多的步幅周期來提高機器人的速度。但在這種情況下,機器人的零零碎碎可能會飛出去。簡而言之,X2-VelociRoACH目前的速度受到材料的限制。這也為下一階段的研究人員指明了方向——尋找更強大的材料。
“這種機器人有可能獲得更高的動態性能,”研究人員說。如果他們能找到增強過程的方法或者找到新的材料,就有可能進一步提高跨步頻率。
VelociRoACH的腿全部由玻璃纖維制成,其研究人員使用3D打印零件使其關鍵結構更加堅固。眾所周知,目前用于3D打印的復合材料種類相當有限,這實際上限制了VelociRoACH更快的速度。隨著可3D打印的復合材料范圍的不斷擴大,可以預計機器人腿部所能承受的最大步頻也將增加。這意味著更快的機器人將很快出現在我們面前。