四足机器人柔性驱动脊柱的设计、仿真与测试

行走的四足机器人在不平地形上的步态周期中，面临着足部定位和抬腿的挑战。机器人 Laika 正在开发中，它是一种四足机器人，配备有柔性、驱动的脊柱，旨在辅助这些步态中的足部运动和平衡。本文介绍了 Laika 脊柱的首批硬件设计、这些设计的物理原型，以及在硬件和仿真中展示原型能力的测试。Laika 的脊柱是一种张拉整体结构，因其重量和力分布方面的优势而被采用，代表了四足机器人张拉整体脊柱的首个可工作原型。该脊柱通过调节分隔其椎骨的缆绳长度来实现弯曲，并利用位于中心的驱动旋转椎骨实现扭转。Laika 目前的原型装有连接在脊柱上的刚性腿，用作评估脊柱本身的测试装置。本研究通过展示脊柱抬起机器人四只脚中每一只脚的动作，证明了 Laika 脊柱的优势，这既是一种平衡方式，也是行走步态的前奏。这些足部运动通过脊柱弯曲和旋转运动的特定组合来实现，并在仿真和硬件实验中进行了测量。硬件数据用于校准仿真，使得仿真可在未来用于平衡或步态周期的控制。未来的工作将把驱动腿连接到 Laika 的脊柱上，并研究其与腿部运动结合时的平衡和步态周期。