20,000次跳跃的研究表明跳跃机器人如何保护其能量。
一项新的研究表明，跳跃可能比似乎更复杂。在可以扩大未来救援和勘探机器人的范围的研究中，科学家们发现跳跃机器人可以通过采用独特的两部分“口吃跳”来显着减少它们使用的能量。
在大跳跃之前拍摄短跳可能允许弹簧的“Pogo-棒”机器人减少其功耗多达10倍。通过在各种条件下分析简单的实验室机器人的近20,000次跳跃来发现两部分跳跃的公式。
“如果我们的时间正确，机器人可以在其他条件下跳到相同高度所需的十分之一，”丹尼尔戈德曼是一位助理教授物理学学院当格鲁吉亚理工学院。“在口吃跳跃中，我们可以在较低频率下移动质量以使地面下降。我们实现了与传统跳跃的起飞速度相同，但它在更长的时间内开发，具有更小的功率。
该研究报告了10月26日在“物理审查”信中。该工作得到了陆军研究实验室的桅杆计划，军队研究办公室，国家科学基金会，破旧惠康基金和创业板奖学金。
跳跃是动物运动的重要手段，对未来几代机器人来说都很重要。在生物生物中已经广泛研究了跳跃，它使用拉伸肌腱来储存能量。
格鲁吉亚科技研究机器人跳跃开始使用学习跳跃机器人与复杂的表面相互作用的目标 - 例如来自灾难的沙子，颗粒材料或碎片。高盛迅速意识到他需要更多地了解跳跃物理学，以将表面问题与由跳跃动态控制的因素分开。
高级学生导演的实验激发了关于他非线性动态和混沌级别的跳跃动态的实验，高盛向杰弗里·阿吉拉尔（George W. Woodruff机械工程学院）的研究生询问，建造了最简单的跳跃机器人。Aguilar建造了一公斤的机器人，该机器人由能够在推力杆上上下移动的质量下方的弹簧组成。Aguilar二手计算机控制改变了杆上的质量的起始位置，运动的幅度，运动模式和由致动器施加的运动频率内置于机器人的质量中。测量高速相机和接触传感器，并记录每个跳跃的高度。
Aguilar和Goldman随后与理论家教授Kurt Wiesenfeld和Alex Lesov，从佐治亚州理科学院求助，解释了实验的结果。
研究人员希望发现最佳跳跃频率与弹簧和质量系统的谐振频率有关，但结果不是真的。详细评估跳跃显示，谐振高于和下方的频率提供了最佳的跳跃 - 以及额外的分析显示研究人员称为“口吃跳跃”。
“准备跃起允许机器人对时间的时间，使得它可以使用较低的能量来获得相同的跳跃高度，”高级说明。“你真的不必迅速移动质量以获得良好的跳跃。”
可以存储在电池中的能量量可以限制机器人任务的范围和持续时间，因此口吃跳跃可能有助于具有有限的功率的小型机器人。因此，优化跳跃的效率可以让机器人完成更长，更复杂的任务。
但是因为它需要更长的时间来执行比简单的跳跃，两步跳跃可能不适合所有条件。
“如果你是一个小型机器人，你想跳过障碍物，你可以通过使用口吃跳跃来节省能量，即使这需要更长时间，”Goldman说。“但如果危险威胁，你可能需要花费额外的能量，以便快速跳转以走开。”
对于未来，高盛和他的研究团队计划研究复杂的表面如何影响跳跃。他们目前正在研究沙子的影响，并将转向其他基板，以更好地了解探索或救援机器人可以通过它们跳跃的理解。
高盛过去的工作侧重于生物系统运动的经验教训，因此该团队也对机器人能够教他们如何跳跃的东西感兴趣。“我们在这里学到了什么可以用作生物系统的假设，但它可能无法解释一切，”他说。
简单的跳跃机器人被证明是一个有用的学习系统，而不仅仅是因为出现了有趣的行为，而且因为结果是与研究人员预期的目标。
“在物理学中，我们经常研究稳态解决方案，”高盛指出。“如果我们等待足够的时间才能消失瞬态现象，那么我们可以研究剩下的内容。事实证明，在这个系统中，我们真的关心瞬态。“
该研究由陆军研究实验室在合作协议编号W911NF-08-2-004下，由陆军研究办公室在合作协议下，在合作协议下，并由国家科学基金会根据合同POLS PHY-1150760。内容仅仅是作者的责任，不一定代表陆军研究实验室，军队研究办公室或国家科学基金会的官方意见。
引文：Aguilar，Jeffrey等，“简单跳跃机器人的剥离动态”，物理评论信（2012）：http://prl.aps.org/abstract/prl/v109/i17/e174301.
有关更多信息访问www.gatech.edu/。
提交：快速原型设计
