美国陆军研究人员正在寻找在机器人平台上添加图案的腿，为他们提供在战场上支持士兵的新能力。
在最近的同行评审PLOSE One 论文中，美国陆军作战能力发展司令部(称为 DEVCOM)是陆军研究实验室的博士。Alexander Kott、Sean Gart 和 Jason Pusey 提供了关于构建自主军用机器人腿式平台以与任何其他地面移动系统一样高效运行的新见解。
它的使用可能会导致陆军车辆开发的潜在重要变化。科学家们表示，他们可能还不清楚为什么腿式、轮式和履带式系统符合相同的曲线，但他们确信他们的发现推动了进一步的调查。
“如果车辆开发人员发现某种设计需要比当前考虑的各种实际限制更多的功率，那么新公式可能会指出改进动力传输和发电的特定需求，或者重新考虑车辆的质量和速度要求。车辆，”加特说。
受 1980 年代一个公式的启发，该公式显示了动物的质量、速度和功率消耗之间的关系，该团队开发了一个新公式，该公式适用于非常广泛的腿式、轮式和履带式系统，例如机动车辆和地面机器人。
尽管大部分数据已有 30 年的历史，但该团队相信他们是第一个真正组装这些数据并研究从这些数据中产生的关系的人。他们的研究结果表明，腿式系统与轮式和履带式平台一样高效。
“在无人作战飞机和智能弹药的世界中，可以在山区、茂密森林和城市环境等最杂乱的地形中前进(通常持续数天)和攻击的步行步兵的作用越来越大，”科特说。担任实验室首席科学家。“那是因为这样的地形为无人机提供了最大的掩护和隐藏。这反过来又要求下马的步兵应该得到能够在如此破碎的地形中轻松移动的车辆的协助。有腿的车辆——可能是自动驾驶的——会非常有帮助。”
Kott 说，腿式机器人的问题之一是它们的能源效率似乎很差，这限制了在严峻的战场上与士兵合作。
“在过去的 30 年里，美国军事科学家已经解决了开发自动驾驶汽车的许多挑战，”科特说。“在轮子或履带上机动的地面车辆，以及类似于我们称之为固定翼的小型飞机和属于旋翼的小型直升机的飞行器，现在更安静，更容易融入部队编队。但对于有腿的平台，许多障碍仍然难以捉摸，其中一个巨大的障碍是使它们节能。”
他说，士兵们无法为“需要能量的腿式机器人”携带燃料或电池。
该论文探讨了人工地面移动系统是否在质量、功率和速度之间表现出一致的趋势。
作为起点，该团队研究了 1980 年代提出的用于估计给定质量的动物以给定速度移动所消耗的机械功率的缩放公式，并将其与一系列不同大小、重量的人造机械系统进行了比较以及自主或由人类驱动的权力。
该团队找到了他们研究问题的答案：类似的、一致的关系实际上也适用于地面移动系统，包括在各种质量范围内的不同类型的车辆。
Kott 说，令人惊讶的是，这种关系对于腿式、轮式和履带式系统来说基本上是相同的。他说，这些发现表明人造腿式平台应该与轮式和履带式平台一样高效。
为了进行这项研究，该团队从对先前研究和已发布数据集的文献综述中收集了各种地面移动系统数据。
他们在一个数据集中研究了广泛的尺寸和形态，该数据集结合了包括 17 世纪英国佳能、福特 T 型、M1 艾布拉姆斯坦克和 ACELA 列车在内的系统。
Gart 说，他们的研究与设计地面移动系统有关，因为它可以帮助设计师确定未来用于国防应用的地面机器人的功率、速度和质量之间的权衡。
他说，陆军的一个目标是开发新型自主或部分自主的地面车辆，以便在具有挑战性的地形中为士兵提供补给。
“要运送物资，它必须能够在特定时间或速度承载特定重量或质量，”加特说。
研究人员表示，该公式可以估算出车辆所需的电量。
“陆军必须制定可行但雄心勃勃的目标，以在未来地面机器人的功率、速度和质量之间进行权衡，”科特说。“将此类目标建立在当前经验的基础上是不可取的，因为军事硬件通常已经开发和使用了多年甚至几十年;因此，此类硬件的规范者和设计者必须将他们的目标(具有竞争力但可实现)基于在设计时不一定完全了解的未来技术机会。”
他说，本文中开发的公式给出了这样一个目标，并且可以使陆军在考虑到车辆和电机重量以及所需速度等设计限制的情况下，对地面平台(如腿式机器人)的未来性能进行预测。
