一种受生物启发的水下机器人，具备夹锁-调制软双稳态机制
机器人学
2026-05-27 v1
摘要
水下机器人在过去数十年间取得了显著进步，但因传统动力源的能量密度较低，开发微型水下机器人仍受限。自然界提供了引人注目的解决方案——虽蟑螂和虫子等生物利用夹锁调制弹簧驱动(LaMSA)系统，通过解耦的能量储存与释放机制实现快速运动。尽管对 LaMSA进行了广泛研究，但在简单紧凑的结构中复制这种快速、非对称驱动仍具有挑战性。本文引入一种受生物启发的软双稳态执行器，集成夹锁机制，使其能够仅使用单个电机实现非对称能量输入与释放。该设计与鳍状结构耦合，实现高效的水下推进和机动。实验结果表明，该机器人实现稳定的周期性拍动、精确的转向，并达到最大推力 0.528 N、冲量 0.147 Ns 和垂直位移 30 mm。通过调节鳍角，机器人实现多种运动，包括垂直上升、对角前进和横向平移。该研究为控制紧凑水下机器人运动的 novel、高效方法为先进的生物仿生设计开辟了道路，潜在应用包括探索、环境监测和检查。
引用
@article{arxiv.2605.26936,
title = {A Bioinspired Underwater Robot with a Latch-Mediated Soft Bistable Mechanism},
author = {Chongze Bi and Wenjie Wu and Zonghao Zuo and Li Wen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.26936},
year = {2026}
}
备注
6 pages, 6 figures