基于纤维阻塞的柔顺机器人腿

人类拥有通过即时机械响应来对不可预测的扰动作出反应的卓越能力，其利用肌肉的粘弹性特性来维持平衡。受此行为启发，我们提出了一种新颖的机器人腿设计，利用纤维阻塞结构作为被动柔顺机构，以实现可变关节刚度和阻尼。我们开发了具有可调机械性能的多材料纤维阻塞肌腱，其可一次性 3D 打印而无需装配。通过广泛的数值模拟与实验，我们证明了这些肌腱在吸震和维持关节稳定性方面的有用性。我们通过评估每条肌腱对腿整体刚度的相对贡献，研究了它们如何在多关节机器人腿中有效使用。此外，我们展示了这些阻塞结构用于腿式运动的潜力，突出了肌腱的形态特性如何被用来增强机器人腿的稳定性。