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建造更好的跳跃机器人

物理学家发现了提高弹跳效率的秘诀。

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佐治亚理工学院物理学家丹尼尔·戈德曼(左)和研究生杰弗里·阿吉拉尔正在检查一个用于研究跳跃动态的简单机器人。他们可能发现了提高弹跳效率的秘诀。Gary Meek/佐治亚理工学院

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世界上不乏优秀的跳跃者,从跳跃的袋鼠到跳高的篮球明星。但根据佐治亚理工学院物理学家丹尼尔·戈德曼的说法,看似简单的弹跳行为仍然是研究的丰富来源。为了设计跳跃机器人,戈德曼和他的同事们首先着手研究弹跳的物理原理,并在这一过程中偶然发现了更有效的跳跃秘诀。

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首先,机械工程研究生杰弗里·阿吉拉尔制造了一个简单的跳跃机器人。该设备由一个高8英寸的杆子组成,底部有一个弹簧。一个与计算机连接的电机沿杆子垂直移动。当它向上移动时,杆子向下移动,压缩弹簧。这导致弹簧反弹,将其从平台上推起。

阿吉拉尔编写了一个程序,随机让机器人进行近21,000次不同的跳跃。每次,电机的起始位置、速度等都会发生变化,科学家们记录了每次跳跃。在筛选数据后,他们发现机器人使用两种非常不同的技术跳到了相同的高度。

点击图片尝试这个工作模型。| 佐治亚理工学院

第一种方法涉及快速移动电机,从而将更多能量传递到弹簧中。在另一种变体中,机器人首先进行一个小跳跃,然后在后续跳跃中跃到相同的高度。戈德曼指出,这种断续跳跃可能潜在地节省能量,所需的功率仅为前者的十分之一。

戈德曼怀疑那些著名的跳跃者可能已经利用了这种节能的断续跳跃。在确定这个技巧后,该团队分析了2008年的YouTube商业广告,其中篮球明星科比·布莱恩特似乎跳过了一辆移动的汽车。当他们仔细观察时,他们注意到他在跳跃之前进行了断续跳跃。

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