跳跃机器人向蚱蜢学习物理知识

值得称赞的是，蚱蜢在院子里和树枝间跳跃需要的专业知识比看上去要多得多。需要考虑的因素非常微小，例如发射台材料的阻力（草叶有弹性吗？植物的嫩枝易碎吗？），以及所需的距离、速度和着陆点。

大多数跳跃机器人无法与这种昆虫竞争，因为它们的跳跃仅限于极其坚硬的表面。但卡内基梅隆大学工程学院的研究人员开发的一种新型弹跳机器人却突破了这些障碍，并展示了未来自主设备如何运作的巨大潜力。

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由机械工程学教授 Sarah Bergbreiter 领导的科学家团队最近优化了用于推动机器人向上的闩锁机制。以前，这些闩锁主要被认为是简单的“开/关”开关，可以释放储存的能量。然而，Bergbreiter 和她的团队使用数学建模来说明这些闩锁既能够控制能量输出，也能够控制跳伞者和发射面之间的能量传输。

为了测试他们的工作，该团队将一个小型跳跃机器人放置在树枝上，并记录了其跳跃最初瞬间的精确能量传输。通过观察机器人跳跃前树枝的反冲力，他们可以发现该设备至少恢复了机器人在起飞前首先传输到树枝的一点能量。

“我们发现闩锁不仅可以调节能量输出，还可以调节跳伞者和跳伞环境之间的能量传递，”伯格布雷特说。

研究人员还注意到，在其他情况下，使用不同的闩锁类型，能量回收也出现了“非常规”现象。在这些情况下，树枝实际上在机器人跳离地面后为其提供了一点推力，从而返回了部分动量，将其推得更高。

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现在，研究人员对跳跃开始时的互动有了更好的了解，他们可以开始研究如何将其融入未来的机器人设计中。同样，生物学家可以更好地了解昆虫如何在草地或沙地等各种地形中移动。

“设计可控的昆虫大小的机器人几乎是不可能的，因为它们的发射时间只有几毫秒，”Bergbreiter 解释道。“现在，我们可以更好地控制我们的机器人是跳起一英尺还是三英尺……闩锁——我们的机器人中已经需要的东西——可以用来控制我们以前无法控制的输出，这真是令人着迷。”