【新智元導(dǎo)讀】SpaceBok是由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)研制的四足機(jī)器人，設(shè)計(jì)用于在月球或者小行星等低重力體上行走，目前SpaceBok正在歐洲宇航局的ESTEC技術(shù)中心進(jìn)行測(cè)試。

月球上的宇航員通過(guò)雙腳跳躍的方式進(jìn)行移動(dòng)，而不是采用雙腳交替行走的方式，因?yàn)樵诘椭亓Νh(huán)境下，跳躍是一種非常有效的移動(dòng)方式。SpaceBok機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感就來(lái)源于此，為了探索四足機(jī)器人在低重力環(huán)境下的“動(dòng)態(tài)行走”。

       所謂“動(dòng)態(tài)行走”就是行走步態(tài)中存在四足全都不著地的騰空期，“動(dòng)態(tài)行走”具有優(yōu)秀的能效，在動(dòng)物界中較為常見(jiàn)。Spacebok機(jī)器人則是仿生了跳羚實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)的跳躍步態(tài)。Spacebok的名稱也來(lái)自太空（Space）和跳羚（Springbok）兩個(gè)單詞的結(jié)合。

       SpaceBok的招牌太空步是連續(xù)的跳躍移動(dòng)，非常具有節(jié)奏感。連續(xù)跳躍的高度比單次垂直跳躍的高度低的原因是連續(xù)跳躍需要考慮機(jī)器人下落時(shí)的緩沖，而單次跳躍沒(méi)有考慮。

模擬太空環(huán)境的測(cè)試 

月球上的重力加速度是地球上的1/6，所以在地球上連續(xù)跳躍高度看似一般的SpaceBok在月球上每次跳躍的高度可能會(huì)達(dá)到2米。當(dāng)它離開(kāi)地面時(shí)，四足機(jī)器人需要穩(wěn)定自身再次安全降落在地面上，此時(shí)SpaceBok表現(xiàn)得像一個(gè)迷你宇宙飛船。

為了驗(yàn)證SpaceBok機(jī)器人在月球上的平衡穩(wěn)定控制算法和跳躍性能，歐洲宇航局的技術(shù)中心搭建了模擬月球重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置。

       SpaceBok機(jī)器人從側(cè)面固定在了一根與水平面成一定夾角的斜向?qū)к壣希瑢?dǎo)軌的最低端固定了一塊與斜向?qū)к壌怪钡哪景逵糜谀M月球的地面。機(jī)器人從導(dǎo)軌高側(cè)向低側(cè)滑下來(lái)的加速度就是重力加速度沿斜向?qū)к壏较蛏系姆至浚虼酥灰毕驅(qū)к壟c水平面的夾角合適就能保證機(jī)器人沿導(dǎo)軌下滑的加速度是重力加速度的1/6，從而實(shí)現(xiàn)了月球環(huán)境的模擬。

       雖然目前SpaceBok機(jī)器人在模擬的月球環(huán)境中的跳躍高度只有1.3米，還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的2米，但是它能很好的利用軀干位置處的反作用輪實(shí)現(xiàn)空中和著地時(shí)刻的姿態(tài)控制。

為了進(jìn)一步模擬小行星非常低的重力環(huán)境，SpaceBok機(jī)器人側(cè)身安裝在了一個(gè)自由浮動(dòng)平臺(tái)上，保證了它在除側(cè)身方向外的另外兩個(gè)方向上沒(méi)有重力加速度。

       當(dāng)SpaceBok機(jī)器人從一側(cè)墻壁往另一側(cè)墻壁運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的反作用輪能夠控制它準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)軀干以保證足端而不是軀干與另一側(cè)墻壁發(fā)生碰撞，從而讓它再次落到另一側(cè)墻壁，如此周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)模擬了低重力環(huán)境下單個(gè)表面的連續(xù)跳躍。

       目前SpaceBok機(jī)器人在歐洲宇航局的測(cè)試進(jìn)展順利，后續(xù)將在包括障礙物、丘陵地形和真實(shí)土壤的環(huán)境中測(cè)試以及戶外測(cè)試。