盖世汽车讯 昆虫大小的机器人可以进入大型机器人无法进入的地方，例如深入地震后倒塌的建筑中搜寻幸存者。然而，当它们在废墟中移动时，这些微型爬行机器人可能会遇到无法攀爬的高障碍物或会使其滑落的倾斜表面。虽然空中机器人可以避开这些危险，但飞行所需的能量会严重限制机器人进入废墟的距离，因为它们需要返回基地充电。
图片来源：《Science Advances》
据外媒报道，为了结合这两种移动方式的优势，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发了一款跳跃机器人，能够跃过高障碍物并跳过倾斜或不规则的地形，同时消耗的能量远低于空中机器人。这项研究发表在期刊《Science Advances》。
这款跳跃机器人的体积小于人类拇指，重量比回形针还轻。它配备了一条弹簧腿，可以将其从地面弹起，以及四个扑翼模块，为机器人提供升力并控制其方向。
这款机器人可以跳跃到约20厘米的高度，或达到其身高的四倍，横移速度约为每秒30厘米。它能够轻松地跳过冰面、湿滑表面和不规则的土壤，甚至能够跳上一架悬停的无人机。在整个过程中，跳跃机器人消耗的能量比其飞行版本减少了约60%。
由于轻巧耐用以及跳跃过程高效节能，这款机器人可承载的载荷是同等尺寸空中机器人的约10倍，这为许多新应用打开了大门。
麻省理工学院研究生、论文的共同第一作者Yi-Hsuan（Nemo）Hsiao表示：“与空中机器人相比，将电池、电路和传感器安装在跳跃机器人上更加可行。我们希望有朝一日这款机器人能够走出实验室，在现实场景中发挥实际作用。”
跳跃在昆虫中很常见，从跳蚤跳到新宿主到草蜢在草地上跳跃。虽然跳跃在昆虫大小的机器人中并不常见（这类机器人通常以飞行或爬行为主），但跳跃在能源效率方面具有很大优势。
当机器人跳跃时，它会将来自地面的势能转化为落下的动能。当它撞击地面时，这种动能又转化为势能，随后在上升时再次转化为动能，如此反复。
为了最大化这一过程的效率，麻省理工学院的机器人配备了一条由压缩弹簧制成的弹性腿，类似于按压式笔上的弹簧。这条弹簧可在机器人撞击地面时将其向下的速度转化为向上的速度。
Hsiao解释道：“如果你有一个理想的弹簧，你的机器人可以毫不费力地跳跃而不会损失任何能量。但由于我们的弹簧并不是完全理想，我们使用扑翼模块来补偿它在接触地面时损失的一小部分能量。”
当机器人反弹回空中时，扑翼为其提供升力，同时确保机器人保持直立，并为下一次跳跃提供正确的方向。它的四个扑翼机构由软致动器（即人工肌肉）提供动力，这些致动器足够耐用，能够在反复触地时承受冲击而不会损坏。Hsiao补充道：“我们在整个系列实验中使用了同一台机器人，且从不需要停下来修理它。”
这种跳跃机器人性能的关键在于一种快速控制机制，它能够决定机器人下次跳跃时应如何定向。它的传感功能通过外部运动跟踪系统实现，观察者算法则根据传感器测量数据计算必要的控制信息。
当机器人跳跃时，它会在空中沿弹道轨迹飞行。在轨迹的最高点，它会估计其着陆位置。然后，控制器根据目标着陆点计算出下一次跳跃所需的起飞速度。在空中，机器人会通过扑翼调整方向，使其以正确的角度和轴向触地，从而以适当的方向和速度移动。
展望未来，研究人员计划利用其承载负荷的能力，在机器人上安装电池、传感器和其他电路，以期使其能够在实验室外自主跳跃。
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