自由落体纸张形状的研究可以帮助设计受生物启发的机器人

对数百种自由下落的纸张形状的轨迹进行研究有助于为仿效自然的受生物启发的机器人设计提供参考。工程部的生物启发机器人实验室的研究人员已经解决了建模复杂的各种行为的挑战，这些行为是圆形的，而且第一次是更复杂的正方形，六边形和十字形，而这全都没有人工输入。

这项研究发表在《自然机器智能》杂志上，该研究利用机器人自动化，计算机视觉和机器学习来自动绘制形状的跌落行为，这些形状分别表现出四种跌落样式：翻滚(连续翻倒)，混乱(在翻滚之间切换)以及没有明显结构的俯冲运动)，稳定且周期性的(平稳下落或以水平方向来回摆动)。

工程博士属于研究小组的学生托比·豪森(TobyHowison)说，研究结果可用于提供对设计机器人的实用见解，例如，可能需要表现出与机器人稳定性或下降速度有关的某些行为的机器人。

这种称为迭代物理实验系统(IPES)的方法使研究人员能够快速收集大量数据并自动对其进行分析，以揭示掉落的纸张形状的潜在动态规律。整个过程平均需要90秒才能完成，而形状掉落到地面所需的时间在1-5秒之间。自动化此过程可提供一种更可重复，更不主观的分类方法，结果表明，这种无监督分类方法可以准确区分所有四种形状的混沌运动和翻滚运动。

实验设置包括：激光切割机用于制造形状;UniversalRobotsUR5机械臂装有定制的吸盘，可从1.1米的高度(水平或垂直(随机选择))拾取和放置形状;两个高速摄像机记录跌倒行为。这使得能够计算三维下降轨迹和相应的振动。然后对数据进行处理，并用于自动对行为进行分类和分类，并检查例如纸张形状，行为和下降速度之间的关系。