电动机帮助腿式机器人进入主流，提供了一种简单而紧凑的方式来控制机器人肢体，并具有安全灵活运动所需的所有精美控制功能。你无法从电动机中获得（至少不止一次）的是与生物肌肉的性能相匹配所需的瞬时功率。这就是为什么Atlas（可以说是目前最强大、最具活力的机器人）使用液压执行器，让人类大小的机器人进行后空翻，这几乎是获得所需动力的唯一方法。

受到猎豹高速机动的启发，南非开普敦大学的机器人专家开始试验液压执行器的老派兄弟——气动执行器。通过使用气体而不是液体作为工作流体，您可以在相对简单且便宜的外形尺寸中获得高力重量比，并具有液压所缺乏的内置顺应性。气动装置容易控制吗?没有!但要让机器人像猎豹一样奔跑，复杂的控制甚至可能是不必要的。

“我们认为，快速机动性可能不需要精细的力控制。”—Amir Patel，南非开普敦大学

如今每个人似乎都使用液压而不是气动的一个重要原因是空气是可压缩的，这对于内置合规性非常有用，但会扰乱大多数传统的控制方法。开普敦大学副教授阿米尔·帕特尔 (Amir Patel)解释说:“这种执行器很难实现精细的力控制，大多数人都避免使用它。” “液压是不可压缩的，可以做令人惊奇的事情，但它比气动贵得多。当观察需要四肢爆发性运动的动物时，我们认为气动装置将是一种很好但经常被忽视的执行器。”

帕特尔对猎豹生物力学进行了大量研究。我们过去已经写过其中的一些内容。（例如，这就是为什么猎豹有毛茸茸的尾巴。）但最近，帕特尔一直在尝试寻找以非常高的保真度跟踪猎豹动态的方法，以弄清楚它们如何能够以它们的方式移动。如果猎豹愿意配合的话，这会很容易，但从事情的声音来看，试图让它们直接跑过一个小测力台，或者在你设置的摄像机的理想视野中做你想要的动作是有点困难的。一个噩梦。这项工作的大部分工作仍在进行中，但帕特尔已经学到了足够多的知识，可以提出一种受猎豹启发的运动新方法。“从我们多年来对南非猎豹的研究来看，它们似乎并没有真正尝试在从静止加速时进行精细的力控制，”帕特尔说。“他们只是尽其所能地推动——这让我们认为开/关执行器[也称为爆炸式执行器”控制器]像气动装置一样可以完成这项工作。我们认为，快速机动任务可能不需要精细的力控制。”

“我们专注于运动的瞬态阶段，例如从静止状态快速加速，或者在高速步态时停止。”—Amir Patel，南非开普敦大学

Patel（与同事 Christopher Mailer、Stacey Shield 和 Reuben Govender）建造了一个名为 Kemba 的腿式机器人（或者半个腿式机器人），以探索气动技术可以提供的快速加速和可操作性。Kemba 的臀部在臀部配备了高扭矩准直接驱动电动马达，可实现更高的保真度定位，并在膝盖上安装了高力气动活塞。虽然电动机提供了我们所期望的电动机的精确控制，但活塞是由简单（且便宜）的二元阀控制的，可以打开或关闭。研究人员确实投入了大量精力来模拟气动执行器的复杂动力学，因为你毕竟需要一些了解气动装置的作用。但同样，这里的概念是使用气动装置进行爆炸性驱动，并通过臀部的电动机获得更精细的控制。

借助吊臂支撑，7公斤重的Kemba能够反复跳跃至0.5米并可控着陆，最大跳跃高度可达1米。帕特尔解释说，虽然这里很容易关注跳跃高度和最高速度等指标，但这实际上并不是研究的必然内容。“对于 Kemba（以及我们在实验室研究的所有机器人和动物），我们专注于运动的瞬态阶段，例如从静止状态快速加速，或者在高速步态时停止。大多数论文并没有真正关注动议的那个阶段。我希望更多的实验室能够发布他们在这一领域的结果，以便我们可以有一些指标（和数据）进行比较。”

第一作者克里斯·梅勒 ( Chris Mailer)表示，帕特尔最终希望 Kemba 成为生物学家可以用来了解动物运动生物力学的平台，但在可预见的未来，它可能仍会受到束缚。“很多人问我们什么时候建造另一半，或者肯巴随身携带压缩机是否现实。虽然这很棒，但这绝不是肯巴的意图。主要目标是执行仿生运动并从中学习，而不是专注于船上动力或自主性。”

这并不意味着 Kemba 不会得到一些升级。脊柱和尾巴可能正在开发中，两者都将提供额外的自由度并实现更动态的行为。腿式机器人要达到真正的猎豹的能力还有很长的路要走，但气动方法似乎确实有一些希望。任何有可能降低腿式机器人成本的东西对我来说都很好，因为我还在等待我自己的机器人。