一种可实现局部选择性刚性化和形状锁定的可重构气动关节

仿 Vine 机器人通过倒尖方式实现大工作空间覆盖，使其能够安全地在受限和杂乱的环境中导航。然而，其在自由空间的部署受限于轴向刚性较低、承载能力差，以及在驾驶过程中无法保持形状。本文提出一种可重构气动关节 (RPJ) 架构，引入在机器人身体沿线引入可调节刚度，同时不影响连续生长。每个 RPJ 模块由对称分布的气动腔室组成，当加压时可局部增加曲线刚度，从而实现全局柔顺性与局部刚性性之间的解耦。我们将 RPJ 集成到一种带有滑臂驱动驾驶的软生长机器人中，并开发了一个用于中空倒尖的紧凑基站。系统表征和实验验证表明，倒尖所需的压力适中，且局部刚度化和驾驶性能相当于层压锁结机制。进一步的演示显示，所提出的机器人在弯曲过程中实现了 improved 形状保持，受重力影响下的引体偏斜减小，实现级联收回，并可在自由空间中可靠搬运最高达 202 克的有效载荷。RPJ 机制为实现面向对象排序和适应性探索等操纵类任务的结构自适应 Vine 机器人提供了实用路径。