香港城市大学(城大)的研究团队巧妙地将加载弹簧的伸缩腿安装在四旋翼机器人下方,开发出名为「Hopcopter」的创新弹跳机器人,打破传统常规。这机器人具突破性移动力,能达致空前的敏捷度与效率,为应用于各种复杂环境开辟了崭新可能。
研究团队由生物医学工程学系及机械工程学系Pakpong Chirarattananon教授领导。他们将被动伸缩腿与小型四旋翼机器人结合,开发出混合式机器人,能在空中飞行和地面跳跃间流畅转换。
这项研究题为「具有协同混合运动能力的敏捷单足弹跳四旋翼机器人」,近期在著名的《科学.机器人学》期刊发表。
四旋翼机器人一类的飞行机器人可用于休闲用途、监测及研究,今年大受欢迎。虽然应用广泛,这种机器人仍有不足之处,例如飞行时间短、负载能力有限。
在自然界中,小鹦鹉和麻雀等动物能结合跳跃和飞行以快速移动,它们在树枝之间跳动,并短距离飞行穿越林木。但要在机器人中复制并达致这种自然界的效率并非易事,因为传统跳跃机制有其复杂性与局限。早前那些能跳能飞的机器人,通常无法维持连续的跳跃、微调跳跃高度,或保持长时间飞行。
为突破这些限制,研究团队在四旋翼机器人上添加一条加载弹簧的伸缩腿,研发出Hopcopter。该被动的弹性腿无需直接的腿部驱动即可储存与释放能量,使机器人能有效地交替飞行和跳跃,并延长其运作时间。
Hopcopter在演示中能轻易地移动、跳跃、在跳跃中起飞,并像普通四旋翼机器人那样飞行。其跳跃速度为每秒2.38米,高度可达1.63米,功能超过了最先进的跳跃机器人。Hopcopter亦可以在不平坦的表面执行搜索和救援任务,使用它的腿作为缓衡器以防止损坏。
该项研究的共同第一作者、生物医学工程学系博士后白松楠博士表示:「Hopcopter可在飞行和跳跃间平稳切换,这增加了它的航程和运行时间,有望成为多个业界的重要工具。」
Chirarattananon教授补充说:「这项技术经过调整与应用后,可以应对机器人学习其他领域的多个挑战,对此我们深感振奋。」
研究团队将进一步完善Hopcopter的设计,并探索它在各种现实场景中的应用潜力。
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