Zippy：世界上最小、最快的动力自主双足机器人。图片来源：卡内基梅隆大学

卡内基梅隆大学工程学院的最新双足机器人身高不到 1.5 英寸，可以比世界上任何其他双足机器人在更狭窄的空间内移动。

世界上最小的独立式双足机器人身高不到一英寸半，大约有一个乐高小人仔的大小，它可以使用其内部电池、执行器和控制系统从静止状态开始移动，以每小时半英里以上的速度行走、转弯、跳跃和爬小台阶。

该机器人被其创造者昵称为“Zippy”，是美国国家科学基金会（National Science Foundation）支持、卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的亚伦·约翰逊（Aaron Johnson）和莎拉·伯格布雷特（Sarah Bergbreiter）领导的多年项目的最新成果。该项目的重点是了解在微型尺度上行走的工作原理，以开发功能更强大的微型机器人。

“在一个为人类设计的世界里，两条腿的机器人能够比带轮子的机器人更容易在不平坦的地形上导航并绕过物体，”机械工程教授 Johnson（打开新窗口）解释说。“出于这个原因，我们一直在研究如何消除复杂的行走机制，使简单的双足机器人成为可能。”

在恶劣环境中的潜在应用

Steven Man 是今年 IEEE 机器人与自动化国际会议上发表的研究的主要作者之一，他强调了微型腿机器人的复杂性和重要性。

“它们可以进入人类甚至其他机器人无法管理的狭小空间。Zippy 可以成为紧急搜救、工业检查甚至部署到地质感兴趣区域进行科学研究的资源，“他说。

Zippy 如何实现速度和移动性

世界上最小、最快的动力自主双足机器人是在 Aaron Johnson 和 Sarah Bergbreiter 的实验室中开发的。这个机器人（被亲切地称为 Zippy）只有 1.5 英寸高，可以以每秒 10 条腿的速度行走，相当于普通成年人以每小时 19 英里的速度行走。

本科生 Soma Narita 和 Josef Macera 也是这项工作的主要作者，他们帮助设计了基于该团队之前的可转向双足机器人 Mugatu 的 Zippy，该机器人具有圆形脚和臀部的单个致动器。

微型行走机构

Biped 通过抬起前腿并向前移动重心来行走。这种移动产生的动量与其圆润的前脚相结合，为 Zippy 的另一条腿创造了足够的空间来摆动并迈出完整的一步。由于体积小，Zippy 使用额外的机械硬挡块而不是伺服来充当其臀部的关节限制。

“Zippy 的小尺寸和我们的机械调整都使 Zippy 能够以每秒 10 条腿的速度行走，这相当于一个普通成年人以每小时 19 英里的速度移动。这使得 Zippy 不仅是最小的，而且是按该指标计算的任何尺寸中最快的动力自主双足机器人，”机械工程教授 Sarah Bergbreiter 说。

展望未来，该团队计划向 Zippy 添加摄像头等传感器，以便它可以定位和自主导航环境。借助定位功能，可以将多个机器人部署在一起，作为一个集群进行协调，以便在危险环境中进行检查或搜救行动。

参考资料：Steven Man、Soma Narita、Josef Macera、Naomi Oke、Aaron M. Johnson 和 Sarah Bergbreiter 于 2025 年 5 月 8 日发表的“Zippy：最小的动力自主双足机器人”，arXiv。
DOI：10.48550/arXiv.2505.05686