1. 跳轉至内容
  2. 跳轉至主選單
  3. 跳轉到更多DW網站

機器人賽跑,蠍子冠軍

2005年12月18日

如今,就是科幻小說作家也不相信真的會有和人一樣的機器人了,但還是有那麼些工程師熱衷於開發越來越接近人的機器。最近,在德國東部小城伊爾默瑙舉行的機器人大會上,他們展出的作品又涉足迄今保留給人類的領域:體育競賽。在此競賽的不光是速度、力量、和動作的完美程度,而且還有設計思路的競賽。

https://p.dw.com/p/7ee8
機器人與真人賽跑的日子不遠了?圖片來源: dpa

蠍子的對手根本就沒有獲勝的機會:無論是直跑、繞圈跑、拖重物,還是在設計方案的革新性方面,蠍子都遙遙領先。來自不來梅的蠍子在五項比賽中,奪得四項冠軍。

蠍子的身體形狀和它借用其名的真正蠍子不一樣,是窄窄的橢圓形,但它的腿卻令人聯想到八條腿的動物,比如蠍子,或者是大對蝦。

第一場比賽是4米賽跑,選手是8個機器人。但看上去,這好像不是一場需要從起點跑到終點的競賽,因為隨時都可能有選手中途退場,比如機器人小DD(DD Junior)。它是唯一一個只有兩條腿的機器人,但它在競賽5分鐘、行走30釐米之後,就失去了耐性,放棄了比賽,而其它那些四腿的、六腿的、八腿的機器人還在用盡全力,不,是在用盡電池之力向終點靠近,有蹦的、有爬的、有東倒西歪挪的,還有正步走的。蘇黎世大學的普法伊費爾教授在他的「娃娃」(Puppy)和蠍子一比高低之前胸有成竹地說:「自然界沒有真正跑得快的八條腿。只有四條腿的動物,或者我們兩條腿,才會是飛毛腿。」普法伊費爾的「娃娃」只有巴掌大小,大頭細腿,身子瘦小,看上去就像剛出生的小狗。

這場比賽也是兩種不同設計思路之間的競賽。蠍子的設計者們希望做出一個結實的、功能強大的機器人。設計者之一施佩內貝格介紹說:「基於這個想法,我們分析了動物界的情況,看那裡有沒有我們可以借鑑的原理。」

普法伊費爾則選擇了另一條路子。他是先仔細瞭解動物自然運動的過程,然後再想辦法模擬。他說:「很多時候我都有種感覺,就是人們習慣於用傳統的機械設計方案來試圖解決生物問題。這是不會成功的。人們有必要轉變思路,應當從生物系統出發,先試著搞清楚生物系統的作用原理,然後再想辦法實現這些原理。」

普法伊費爾的娃娃已經開始蹦蹦跳跳地往前跑了一段了,足有半米高、體重顯然不輕的蠍子卻還根本沒有啟身呢。但後來,蠍子還是利用其高大的身材,挎著大步,第一個闖過了終點線。

蠍子的主人施佩內貝格介紹說:「我們發現,在八條腿的情況下,同時有四條腿在空中、另外四條腿著地的行走方式只出現在急速快跑的時候。慢走的時候,卻是盡量多的腿著地才是最好的。真正的蠍子也是這樣做的。它們跑得越快,同時在空中的腿才越多。這樣的機制使整個系統非常穩定,這個機制也是我們從大自然中學來的。」

八條腿的蠍子不僅跑得快,而且在克服一塊大石頭障礙時表現出,它還善於攀登。它就像一個真正的蠍子一樣,會靈巧地平衡身體。競爭對手普法伊費爾也不無稱讚地表示:「這一點做得當然很漂亮。蠍子腿上裝了不少小彈簧,就像某種肌腱。碰到地面不平整的時候,它們就可以直接起到平衡的作用,而不需要另外構思什麼控制機制。」

在下一項測試中,八條腿的蠍子也顯示出它的技術優越:它的一條腿向上彎曲,把一根管子夾在這條腿和它狹窄的、用不鏽鋼做成的脊背之間,拖著管子就走了。施佩內貝格表示:「真正的動物用腿能做的事情當然要多得多,它們用腿的目的也是完全不同的,主要是追捕獵物等等。八條腿的系統完全可以省出一條腿來擺弄東西。。」

因此,蠍子也獲得了最佳搬運獎。儘管掛滿獎章,蠍子現在還是只用於試驗。然而,蠍子的開發者們、來自德國不來梅的工程師們卻目標宏大:他們希望他們的八腿機器人能夠有朝一日隨歐洲航天局的下一次火星探測計劃,飛向那顆紅色的星球。施佩內貝格說:「蠍子在火星上可以爬到很陡的凹坑裡,進行分析研究工作,因為凹坑裡的訊息往往非常重要,是天文地理學家非常希望瞭解的。凹坑裡的那些沉積層可以告訴人們這顆星球的過去。」

然而,蠍子是否真的可以把腳踏上火星,就像火星計劃本身一樣,兩者都還希望渺茫。在此之前,機器人的技術進化過程還將繼續,說不定它們也會像地球上的物種進化一樣,最終還是兩條腿和四條腿佔據優勢。