步態(tài)的選擇烘韩，也就是我們是走路還是跑步荚砍，對(duì)于我們來說是非常自然的事，我們甚至都未曾想過它愧鹊。我們慢慢地走路而灸，快速地奔跑。如果我們?cè)谂懿綑C(jī)上慢慢加快速度惩赊，我們就會(huì)從一開始的慢慢走路电湘，在某個(gè)臨界點(diǎn)變成跑步；這一切地發(fā)生都是不由自主地鹅经，因?yàn)槟菢痈杏X更舒服寂呛。

密歇根大學(xué)機(jī)器人與運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室（RAM－Lab）的C． David Remy博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此及相關(guān)問題非常感興趣，原因非常簡(jiǎn)單：他們希望打造敏捷瘾晃、快速而節(jié)能的腿式機(jī)器人昧谊。使用不同步態(tài)的能力可能是這項(xiàng)任務(wù)中的關(guān)鍵因素，因?yàn)閷?duì)人類和動(dòng)物有益的可能對(duì)腿式機(jī)器人同樣有利酗捌。

這仍然是一個(gè)很大的“可能”呢诬，因?yàn)槲覀兡壳安恢朗褂貌煌牟椒ㄊ欠駮?huì)真正獲得回報(bào)，或者機(jī)器人適合的步態(tài)看起來如何胖缤。它們會(huì)以某種形式的走路或跑步尚镰，還是一些完全不同的東西？

在自然界哪廓，生物力學(xué)研究表明狗唉，步態(tài)的選擇與運(yùn)輸?shù)哪芰砍杀久芮邢嚓P(guān)。這個(gè)成本表明移動(dòng)特定距離需要消耗多少卡路里涡真。對(duì)許多動(dòng)物而言音哟，這是一項(xiàng)重要措施，食物往往是稀缺資源吟因，高效的運(yùn)動(dòng)可能是生存的關(guān)鍵犯渣。

為了理解步態(tài)對(duì)運(yùn)輸成本的影響，研究人員可以通過測(cè)量人或動(dòng)物在使用不同步態(tài)行走時(shí)消耗的氧氣量來估算能量消耗产歧。使用這種技術(shù)已經(jīng)表明甥轿，在低速狀態(tài)下，只需要較少的能量就可以走路品庞，而在高度下绿相，跑步所使用到的能量反而更少。

為了了解機(jī)器人是否也能實(shí)現(xiàn)同樣的節(jié)能，Remy博士的團(tuán)隊(duì)使用大規(guī)模的數(shù)值優(yōu)化篷低。也就是說郊纱，在建立了一個(gè)腿式機(jī)器人的計(jì)算機(jī)模型后，他們基本上要求一種算法來自動(dòng)找到最有效的經(jīng)濟(jì)的前進(jìn)方式其种。也就是說绎蒙，他們發(fā)現(xiàn)成本最小化的運(yùn)動(dòng)。

計(jì)算機(jī)通過簡(jiǎn)單地嘗試以一種系統(tǒng)化的方式解決這個(gè)難題捻爷，使用模型腿向前移動(dòng)的任何可能方式辈灼。這些優(yōu)化的結(jié)果非常顯著。即使計(jì)算機(jī)沒有先前的走路也榄、跑步或步態(tài)的概念巡莹，通過此過程出現(xiàn)的最佳運(yùn)動(dòng)與自然界中發(fā)現(xiàn)的步態(tài)和步態(tài)序列非常相似。

通過改變每個(gè)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)速度甜紫，然后可以識(shí)別最佳步態(tài)序列降宅。令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是，基本上沒有驚喜：為了以盡可能少的能量移動(dòng)囚霸，雙足機(jī)器人應(yīng)該以低速走路和高速跑步腰根；四足機(jī)器人則要分走路、疾馳和馳騁拓型。值得注意的是额嘿，盡管動(dòng)物和機(jī)器人在結(jié)構(gòu)和動(dòng)作方面存在巨大差異，但仍然發(fā)現(xiàn)了這一結(jié)果劣挫。

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