鸟类类似腱的耦合通过缩短相位转换时间提高划水效率

基于阻力的游泳运动使用划行器、鳍片和网状足部，是水生动物中广泛适应的运动形式。为了开发有效的 underwater 和游泳车辆，已提出多种仿生阻力式划桨，但常面临推进效率与多功能性之间的权衡。网状足部在推进相位中提供有效推力、轻便坚固，且在恢复相位中可部分折叠。然而，在恢复相位和推进相位之间的转换过程中，折叠和展开耗时较长，导致阻力并降低效率。本文仿照水生鸟类的腱耦合机制，采用腱耦合机制缩短恢复相位与推进相位之间的转换时间。我们的硬件实验结果表明，所提出的机制相较于无腱肌或基于被动划桨的设计，分别提高了 2.0 倍和 2.4 倍的推进效率。我们进一步报告称，已证实可提高陆地步行效率的远端关节 clutching 在游泳运动中未发挥主要作用。总之，我们描述了一种新型高效、基于阻力的腿部和划桨设计原理，与水生鸟类的游泳力学学有潜在关联。