机器人在跳高比赛中击败所有动物

工程师艾略特·霍克斯发明了一个破纪录的机器人，它可以跳过房子，产生的重力是战斗机飞行员感受到的30倍。随着科学家们将注意力重新转向月球，并计划在不久的将来前往月球，能够实现这种巨大飞跃的机器可能会成为一种非常有吸引力的出行方式。哈利·刘易斯听说了大自然是如何给新机器人带来灵感的……

艾略特:在动物身上，你的肌肉在一次划水中所能做的工作基本上是有限的。如果你想象你在用手臂或其他东西举重，你能产生的能量基本上是你二头肌的一次收缩;就是这样。如果你是一只跳蚤，跳蚤通过在弹簧中储存能量然后迅速释放能量来跳跃，所以它们跳跃高度的上限是由它们一次能产生的能量决定的。跳得最好的是加拉戈，灌木宝宝是它的另一个名字。它有长长的腿和长长的尾巴。它真正的秘密是，它的跳跃肌肉比任何其他生物都要多。

哈里:艾略特，丛林婴儿到底是怎么和机器人联系在一起的?

艾略特:在机器人领域，我们有一种叫做“仿生设计仿生学”的东西，我们经常看着动物说:“好吧。这就是动物进化的方式。这可能是解决我们问题的好办法。也许我们应该建造一些类似的东西。”我们在这里发现的是，跳跃动物和跳跃机器人之间有一些非常根本的区别。它们不需要使用像肌肉一样的马达，因为只有一次收缩。这意味着你不局限于单次划水，就像动物的肌肉一样，你基本上可以产生尽可能多的能量，并将其储存在单次跳跃的弹簧中。你的极限不再是你的肌肉，对于一个工程跳线，它实际上是弹簧。

哈利——你已经把这些知识应用到一个自然原型上了。

艾略特-没错。对动物来说，春天只占它们体重的很小一部分。那是因为它应该全是肌肉。你想最大限度地锻炼肌肉;你不需要太多的春天。因为你不能储存那么多的能量，你不需要太多的弹簧。我们可以为机器人储存成吨的能量。我们所做的就是把马达做得尽可能的小，因为如果跳跃之间有足够的时间，它们可以保持很长时间的旋转。如果你在跳跃之间的时间有限，那么你需要一个更大的马达。但我们在说，‘在世界上所有的时间里，你能跳多高?’ We put on a tiny, tiny motor and then made the robot all spring. Relative to body mass, it has about 100x more spring mass than an animal. The key to performance is how much energy you can store in that spring per unit mass of the spring, so a lot of the work went into how can we optimize this spring?

哈利——结果怎么样?你的机器人能跳多高?

艾略特-动物跳2.25米，我们的跳32.9米。我应该提一下，这个东西只有30厘米高。它以每秒30m的速度起飞。从蹲下准备跳跃时的每秒0米到每秒30米它在9毫秒内完成了这个过程。如果你开始做一些计算，你可以考虑这个小东西经过的加速度;大概是315G。

哈利:我们能把它和别的东西比较一下吗?

艾略特-是的。一名战斗机飞行员经历了大约8G的压力，这是一个人在昏倒之前所能承受的极限。

哈利——我想这是今天机器人做的最令人印象深刻的跳跃吧。是吗?

艾略特-我是说，你永远不知道，但我们相信这是世界历史上最高的一次跳跃。这是一件很有趣的事情。

哈利-太棒了。太好了。好了，让我来问一个关于百万美元大学资金的问题。为什么?

艾略特:我们一直在和美国宇航局合作这个项目，结果发现月球是一个非常适宜跳跃的地方，因为重力大约是地球上的1/6，而且几乎没有大气层。事实证明，在月球上，你可以跳125米高，同时向前跳半公里。我们和NASA讨论过的一个应用就是跳进陨石坑里。它们有陡峭的侧面，布满岩石，跳跃机器人可以跳下去，收集一点样本，然后跳出来。