CLIO：一种用于恶劣山地环境中勘探与救援任务的新型机器人方案

在山地环境中，标准腿式机器人因坡度陡峭而难以完成救援任务，飞行机器人则因有效载荷能力有限而难以胜任。我们提出了一种绳索辅助攀爬机器人的概念，该机器人能够应对近乎垂直的坡面并携带重型载荷。机器人通过绳索附着于山体，并配备一条腿以抵推山体并启动跳跃动作。在跳跃间隙，使用绞盘收放绳索以实现垂直移动并影响横向运动。这种简单（却有效）的双重驱动使系统实现了高安全性与高能效。事实上，绳索可防止机器人坠落，同时补偿其大部分重量，大幅降低腿部执行器所需的力。我们还提出了一种最优控制策略，用于生成克服障碍的点到点轨迹。得益于所采用的自定义简化机器人模型，我们实现了快速计算时间（<1 s）。我们在 Gazebo 中使用完整机器人模型对生成的最优运动进行了仿真验证，在 16 m 长距离跳跃上的误差小于 5%，显示了所提方法的有效性，并证实了我们的概念价值。最后，我们进行了可达性分析，表明可达成目标区域受足-壁接触摩擦特性的强烈影响。