用于惯性重定向的附肢的比较设计、缩放与控制

本文开发了一个用于设计平面空中重定向的驱动惯性附肢的比较框架。我们定义了惯性重定向模板，即该行为的最简模型，并利用其线性动力学揭示了将任务与能够完成该任务的机体设计联系起来的设计约束。由于可行的惯性附肢设计通常会导致更复杂的形态，我们提出了一种“锚定”概念，即通过审慎的物理设计选择与适当的控制策略相结合，产生一个闭环动力学能够被模板充分捕获的系统，从而允许所有进一步的设计在其更简单的参数空间中进行。这种方法在现有平台提供的多样化设计空间中是有效且准确的，能够通过共享的任务空间进行性能比较。我们分析了文献中的案例，发现每种机体类型都有其优势，但得出结论：对于合理的设计，尾巴提供了最高的潜在性能。受此启发，我们通过在 RHex 机器人上改装尾巴构建了一个物理示例，并展示了其有效性的实证证据。