机器人为什么无法超越动物？

机器人工程师们已经投入了数十年的时间和数百万美元的研究经费，试图创建一个可以像动物一样行走或奔跑的机器人。然而，事实是很多动物能够完成对于当前现有的机器人来说几乎是不可能的壮举。

在西蒙弗雷泽大学生物医学生理学和运动学系的教授Max Donelan博士看来，“角马可以在崎岖的地形上迁徙数千公里，山羊可以攀爬垂直悬崖，找到似乎根本不存在的支撑点，而蟑螂可以失去一条腿也不会减速。”“我们目前没有任何一种机器人能够具备这样的耐力、灵活性和韧性。”

为了理解为什么机器人落后于动物，并量化机器人与动物在跑步方面的差距，一支跨学科的科学家和工程师团队从领先的研究大学中完成了一项详细研究，比较了机器人的各个方面与动物等价物，在《科学机器人学》杂志上发表了一篇论文。该论文发现，按照工程师的标准，生物组件的表现竟然出乎意料地不如人造零件。然而，动物的优势在于它们对这些组件的整合和控制。

研究团队成员包括华盛顿大学电气与计算机工程系副教授Sam Burden博士、SRI国际高级研究工程师Tom Libby博士、科罗拉多大学博尔德分校Paul M Rady机械工程系助理教授Kaushik Jayaram博士以及乔治亚理工学院物理和生物科学系Dunn家族副教授Simon Sponberg博士。

研究人员每个人都研究了用于创建奔跑机器人的五个不同“子系统”之一——动力、框架、驱动、感知和控制，并将它们与它们的生物等价物进行了比较。以前普遍认为，动物的超越机器人必须归因于生物组件的优越性。

Libby说：“结果表明，在只有少数例外的情况下，工程子系统的表现优于生物等价物，有时甚至远远超过它们。”“但非常清楚的是，如果你从整体系统水平比较动物和机器人在运动方面，动物是惊人的，而机器人还未赶上。”

对于机器人领域更加乐观的是，研究人员指出，如果将机器人技术的相对短暂发展时间与数百万年间进化的无数代动物进行比较，进展实际上是非常迅速的。

Burden表示：“机器人的发展速度会更快，因为进化是无目标的。”“而我们可以纠正我们设计机器人的方式，并从一个机器人中学到东西并应用到其他每一个机器人身上，生物学就没有这个选项。因此，我们在工程机器人方面可以比通过进化进展得更快——但进化有着巨大的先发优势。”

有效的奔跑机器人不仅仅是一个工程挑战，它们还提供了无数潜在的用途。无论是解决在为人类设计的世界中难以为轮式机器人导航的“最后一英里”交付挑战，进行危险环境中的搜索，还是处理危险材料，这项技术都有许多潜在应用。

研究人员希望这项研究能够指导未来机器人技术的发展，重点不在于建立更好的硬件，而在于理解如何更好地整合和控制现有的硬件。Donelan总结道：“随着工程从生物学中学习整合原则，奔跑机器人将变得与它们的生物对应物一样高效、灵活和坚固。”