机器人蛇类尺度摩擦力与 locomotion speed 的特征刻画与相关性研究
机器人学
2026-03-05 v1
摘要
蛇形机器人受生物蛇在岩石、草地、叶子、土壤、攀树、沿路面等不同环境中移动能力的启发。其在多种环境中移动的能力归因于其无腿运动策略，这种策略结合了不同步态与具有各向异性摩擦特性的皮肤。设计具有类似能力的软体机器人蛇，需理解这种底层摩擦各向异性应如何在工程系统中实现，以及摩擦各向异性比例的差异如何影响不同表面的 locomotion speed 与方向。虽然前向和后向摩擦比率已被刻画，但侧向摩擦及相关比率常被忽视。本文贡献包括：(i)开发一种新型可模块化、易于构建且具有可拆卸或更换比例的演示皮肤设计；(ii)在不同感兴趣表面(草地、树皮、光滑表面、地毯)上，以不同攻击角度(15°, 25°, 35°, 45°)对 otherwise identical 比例的摩擦特性进行实验测量；(iii)对每个角度和表面的 locomotion speed 进行单独测量。尽管我们观察到摩擦系数与比例角度之间存在一些一致性趋势，这与文献和直觉相符，但我们无法一致识别摩擦比率与 locomotion speed 之间的预期相关性。我们得出结论，要么摩擦比率本身不足以预测蛇形机器人的观察速度，要么需要特定的测量方法来准确捕捉这些比率。
引用
@article{arxiv.2603.03735,
title = {Characterization and Correlation of Robotic Snake Scale Friction and Locomotion Speed},
author = {Umit Sen and Andri Mahegan and Gina Olson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.03735},
year = {2026}
}
备注
Accepted for 9th IEEE-RAS International Conference on Soft Robotics (RoboSoft 2026), 8 pages, 7 figures