Menschen und einige unserer hominiden Vorfahren wie Homo erectus sind zu Fuß seit mehr als einer Million Jahren , und Forscher sind in der Nähe , herauszufinden, wie wir es tun.
Noch nie war es ganz klar, wie die Menschen zu erreichen die Routine , genommen für selbstverständlich Wunder nennen wir gehen, geschweige denn laufen . Aber Erkenntnisse veröffentlicht im letzten Monat im Journal of Experimental Biology beschreiben eine spezifische Wechselwirkung zwischen den Knöchel, Knie , Muskeln und Sehnen , die das Verständnis eines Beines in einer Weise, die Bewegung maximiert unter Verwendung minimaler Mengen an Energie voran zu verbessern.
Die Forschung könnte einige seiner frühesten Anwendungen verbessert Prothesen zu finden, sagte Forscher in der Hochschule für Technik an der Oregon State University. Später konnte ein vollständigeres Verständnis dieser Grundsätze auf Gehen oder Laufen Roboter, die weit beweglicher und energieeffizienter als alles, was heute existiert sind zu führen.
"Human Walking ist außerordentlich komplex und wir immer noch nicht ganz verstehen , wie es funktioniert ", sagte Jonathan Hurst, ein OSU Professor für Maschinenbau und Experte für mobile Schreit in Robotern. Es ist eine echte Effizienz , um sie - zu Fuß ist fast wie passiven Fallen . Die bestehenden heute überhaupt nicht wie Menschen gehen Roboter , fehlt ihnen , dass die Effizienz der Bewegung und Agilität.
"Als wir uns voll und ganz zu lernen , was das menschliche Bein tut ", Hurst fügte hinzu: " Wir werden in der Lage , um Roboter , die viel besser arbeiten zu bauen. "
Forscher haben lange beobachtet, irgendeine Art von High-Power " abstoßen " , wenn das Bein den Boden verlässt , aber nicht wirklich verstehen, wie es funktioniert. Jetzt sind sie glauben, dass sie zu tun. Die Studie ergab, gibt es zwei Phasen dieser Bewegung . Der erste ist ein " Linderung " Phase, in welcher das nachlaufende Schenkel von der Last der Unterstützung der Körpermasse erleichtert.
Dann in einem " Startphase " das Knie Schnallen , so dass die schnelle Freisetzung der gespeicherten elastischen Energie in den Knöchel Sehnen, wie das Auslösen von einem Katapult .
"Wir berechneten , welche Muskeln tun konnte, und fand es nicht ausreicht , mit Abstand , für die Erzeugung dieser leistungsstarken Push- off ", sagte Daniel Renjewski , ein Postdoc- Research Associate im Dynamic Robotics Laboratory an der OSU . " Also mussten wir für eine Leistungsverstärkung Mechanismus aussehen.
" Die Koordination der Knie und Knöchel ist entscheidend ", sagte er . " Und im Gegensatz zu dem, was einige andere Forschung hat vorgeschlagen , das Katapult Energie vom Knöchel wird gerade verwendet werden, um das Bein zu schwingen , große Mengen an Energie , um die Vorwärtsbewegung nicht hinzugefügt werden. "
Laufroboter tun dies nicht . Viele von ihnen mit Gewalt "Swing" das Bein nach vorne aus so etwas wie ein Hip- Punkt . Es kann funktional sein , aber es ist weder energieeffizienter , noch agiler. Und für die weitere Verbreitung von mobilen Robotern , ist Energieverbrauch von entscheidender Bedeutung , so die Forscher .
" Wir haben noch einen langen Weg vor sich , bevor Laufroboter kann mit so wenig Energie zu bewegen, wie Tiere zu verwenden ", sagte Hurst . "Aber diese Art der Forschung wird uns näher an , dass zu bringen. "
Die Forschung wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt. Der Dynamic Robotics Laboratory an OSU wird vom Human Frontier Science Program , der National Science Foundation und der Defense Advanced Research Projects Agency unterstützt und hat dazu beigetragen, einige der führenden Technologie in der Welt für Roboter, die laufen und laufen.
Ein Modell kann eine neun Minuten-Meile laufen und fahren eine Leiste , und andere sind noch fortschrittlicher . Roboter mit der Fähigkeit zu gehen und zu manövrieren über unebenes Gelände könnte letztlich finden Anwendung in Prothesen , ein Exo- Skelett , Menschen mit Muskelschwäche helfen , oder verwenden Sie in das Militär, Katastrophenschutz oder eine gefährliche Situation.