高性能跳跃机器人的设计与控制

跳跃和连续跳跃运动是穿越非结构化崎岖地形的有效方式，前者一直是机器人学家的研究重点；这一重点最近正在发生变化。这种关注使得跳跃机器人在性能和理解方面取得了显著进展，但实际应用有限，因为它们需要在跳跃之间花费大量时间来储存能量，从而将跳跃降级为运动中的次要角色。然而，连续跳跃运动可以在没有长时间能量储存期的情况下保存并将能量传递给后续跳跃。然而，将跳跃系统中观察到的性能融入其连续跳跃对应物中是一个持续的挑战。迄今为止，连续跳跃机器人通常运行在1米左右，最高为1.63米，而跳跃机器人已达到30米的高度。这是由于开发一个能够输入和储存必要能量，同时承受所涉及的力并管理系统状态的系统所固有的设计和控制复杂性增加。在这里，我们通过分析、模拟和实验结果，报告了用于高效、鲁棒、高比能量和高能量输入系统的连续跳跃机器人设计原则。由此产生的机器人（MultiMo-MHR）可以跳跃超过4米（约为当前最先进水平的2.4倍），并且设计用于承受终端速度（$\geq 30.7$ m）下的冲击。