机器人无法超越最快的动物有一个令人惊讶的原因

近年来，我们在机器人和人工智能方面取得了一些重大进展，但尚未制造出能够超越自然界所能提供的最好的机器人——新的研究探讨了其中的关键原因。

通过回顾和参考一百多项以前的研究，并将机器人与动物进行对比，如力量、框架、冲动、传感和控制，结论相当令人惊讶。

这并不是说我们最先进的机器人在任何一个特定类别中都远远落后。问题是我们还没有弄清楚如何将所有这些不同的元素组合在一起数百万年的进化有。

“在系统层面，机器人没有那么好，”说来自科罗拉多大学博尔德分校的机械工程师Kaushik Jayaram。

“我们遇到了固有的设计权衡。如果我们试图优化一件事，比如前进速度，我们可能会失去其他东西，比如转弯能力。

例如，Jayaram 指出到受蟑螂启发的机器人他在 2020 年帮助开发。它向前和向后移动速度很快，但在需要改变方向或在不平坦的表面上移动时会很挣扎。

当两个过程以意想不到的方式相互作用时，这些权衡也可以组合成一种好处，从而有助于系统。虽然这种类型的相互作用更有可能出现在更复杂的系统中，但它们很难（如果不是不可能的话）预测。

研究人员还指出，即使是最小的昆虫在感知周围的世界并使其行动适应它方面击败了大多数机器人;灵活性和敏捷性对于您想要快速且安全的方式移动至关重要。

然后是力量。虽然电机和电池可以在某些指标上击败组织和肌肉，但在动物中，功率与同一细胞亚基中的感觉信息完全整合。

“从某种意义上说，动物是这一终极设计原则的体现——一个可以很好地协同工作的系统。”说贾亚拉姆。“大自然是一位非常有用的老师。”

这项新研究背后的驱动动机之一是，它将激励工程师创造出更灵活、更敏捷，并且能够更好地根据场景调整他们的移动方式。

研究小组的建议是，我们可能专注于尝试更好地构建不同元素组合的“功能亚单元”就像它们在动物细胞中一样– 功率、传感和运动等元素。

这种策略将提供更多机会来探索负面权衡和潜在的新兴属性。直到我们更好地了解这些因素,猎豹蟑螂仍然会有优势。

“作为一名工程师，这有点令人沮丧，”说贾亚拉姆。“经过200多年的密集工程，我们已经能够将航天器送往月亮和火星还有更多。

“但令人困惑的是，我们还没有在自然环境中运动明显优于生物系统的机器人。

该研究已发表在科学机器人.

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