软连续体机器人在低和高雷诺数下的几何设计与腿态共优化

近期的软执行器技术进展使软连续体游泳机器人能够实现更高的效率并更贴近地模拟真实海洋动物的行为。然而，优化软连续体机器人的设计和控制仍是一个重大挑战。本文提出了一种从几何运动分析视角出发的软连续体机器人设计和控制的实用框架。该框架基于几何力学原理，涵盖低和高雷诺数下的游泳。通过将几何原理推广到连续体身上，我们实现了在不同功耗指标和游泳环境下的高效几何变分共优化。结果得到的最优设计和腿态在低和高雷诺数下均表现出更高的效率，与相同自由度的三链接或蛇形游泳器相比，效率接近甚至超过了无限柔性游泳器，或具有更高自由度的游泳器。