一种仿生椎体软机械尾用于高速高力动态机动

机械尾可以增强移动机器人的稳定性和机动性，但当前设计面临刚性系统的动力与软系统的安全性之间的权衡。刚性尾产生大的惯性效应但在非结构化环境中存在风险，而软尾则缺乏足够的速度和力。我们提出了一种仿生椎体软机械（BVSR）尾，通过由被动关节椎体柱（受肌肉骨骼结构启发）增强的顺应性气动身体来解决这一挑战。这种混合设计将承载负载与驱动分离，使得高压驱动（高达6巴）能够实现优越的动力学性能，同时保持顺应性。我们开发了一个包含椎体约束的专用运动学和动力学模型，并通过实验进行了验证。BVSR尾实现了超过670°/s的角速度，并产生了高达5.58 N的惯性力和1.21 Nm的力矩，相比非椎体设计实现了超过200%的改进。在快速小车稳定化、障碍物通过、高速转向和四足集成方面的演示证实了其在敏捷机器人平台上的多功能性和实际效用。