機(jī)器人工程師們經(jīng)過幾十年的努力，投入了數(shù)百萬美元的研究經(jīng)費(fèi)，試圖制造出一個(gè)能像動(dòng)物一樣行走或奔跑的機(jī)器人。然而，許多動(dòng)物能夠做到的事情，對(duì)于今天的機(jī)器人來說，仍然是不可能完成的。
西蒙-弗雷澤大學(xué)生物醫(yī)學(xué)生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)系教授馬克斯-多納蘭博士說："角馬可以在崎嶇的地形上遷徙數(shù)千公里，山羊可以攀爬到真正的懸崖峭壁，找到看起來根本不存在的支點(diǎn)，蟑螂失去一條腿也不會(huì)減速。我們還沒有任何機(jī)器人能夠具備這樣的耐力、靈活性和堅(jiān)固性"。
為了了解機(jī)器人落后于動(dòng)物的原因并對(duì)其進(jìn)行量化，一個(gè)由頂尖研究型大學(xué)的科學(xué)家和工程師組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)完成了對(duì)運(yùn)行機(jī)器人各方面的詳細(xì)研究，并將其與動(dòng)物的同類產(chǎn)品進(jìn)行了比較，論文發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人學(xué)》（Science Robotics）上。論文發(fā)現(xiàn)，按照工程師們使用的衡量標(biāo)準(zhǔn)，生物部件的表現(xiàn)比人造部件差得令人吃驚。不過，動(dòng)物的長處在于它們對(duì)這些部件的整合和控制。
除多納蘭博士外，團(tuán)隊(duì)成員還包括華盛頓大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系副教授薩姆-伯登博士、SRI 國際公司高級(jí)研究工程師湯姆-利比、科羅拉多大學(xué)博爾德分校保羅-M-拉迪機(jī)械工程系助理教授考希克-賈亞拉姆和佐治亞理工學(xué)院鄧恩家族物理與生物科學(xué)副教授西蒙-斯龐伯格。
研究人員分別研究了五個(gè)不同"子系統(tǒng)"（動(dòng)力、框架、驅(qū)動(dòng)、傳感和控制）中的一個(gè)，并將其與生物等同物進(jìn)行了比較。在此之前，人們普遍認(rèn)為，動(dòng)物之所以比機(jī)器人表現(xiàn)出色，一定是由于生物組件的優(yōu)越性。
利比說："事情的結(jié)果是，除少數(shù)例外，工程子系統(tǒng)的性能都優(yōu)于生物等同系統(tǒng)，有時(shí)甚至完全優(yōu)于它們。但同樣非常非常明顯的是，如果在整個(gè)系統(tǒng)層面上將動(dòng)物與機(jī)器人進(jìn)行比較，就運(yùn)動(dòng)而言，動(dòng)物是驚人的。而機(jī)器人尚未趕上"。
研究人員指出，如果把機(jī)器人技術(shù)發(fā)展所需的相對(duì)較短的時(shí)間與千百萬年來無數(shù)代動(dòng)物的進(jìn)化過程相比，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展實(shí)際上是非常迅速的。
伯登說："進(jìn)化的速度會(huì)更快，因?yàn)檫M(jìn)化是不定向的。我們可以在很大程度上糾正我們設(shè)計(jì)機(jī)器人的方式，在一個(gè)機(jī)器人身上學(xué)到一些東西，然后把它下載到其他機(jī)器人身上，而生物學(xué)卻沒有這種選擇。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，我們有辦法比通過進(jìn)化來得更快，但進(jìn)化有一個(gè)巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢。"
有效運(yùn)行的機(jī)器人不僅僅是一項(xiàng)工程挑戰(zhàn)，它還提供了無數(shù)潛在用途。在為人類設(shè)計(jì)的世界中，輪式機(jī)器人往往難以駕馭，無論是解決"最后一英里"的送貨難題，還是在危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行搜索或處理危險(xiǎn)材料，這項(xiàng)技術(shù)都有許多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。
研究人員希望，這項(xiàng)研究將有助于指導(dǎo)未來機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)不是制造更好的硬件，而是了解如何更好地集成和控制現(xiàn)有硬件。多納蘭總結(jié)說："隨著工程學(xué)從生物學(xué)中學(xué)習(xí)集成原理，運(yùn)行中的機(jī)器人將變得與生物機(jī)器人一樣高效、敏捷和強(qiáng)大。"
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