双连杆体的间歇滑动运动

我们研究双连杆体通过周期性改变其连杆间夹角进行滑动的高效间歇运动的可能性。我们发现滑动摩擦系数的各向异性比是一个关键参数，而解对摩擦系数大小具有简单的标度依赖关系。在各向异性极强的摩擦下，高效运动涉及在低阻力状态下滑行，并伴随快速且不对称的发力冲程与恢复冲程。随着各向异性减弱，爆发-滑行运动转变为具有长发力冲程与短恢复冲程、且各冲程上连杆间角速度大致恒定的运动。这些运动分别出现在由二参数和五参数描述的正弦运动与幂律运动空间中。与对称发力与恢复冲程的情形相比，允许占空比变化极大提高了运动效率。仅当摩擦各向异性极强时，进一步允许发力与恢复冲程的凹凸性变化才会进一步改善效率。在接近各向同性摩擦时，发现了多种具有更复杂波形的最优高效运动。许多最优正弦与幂律运动类似于我们在更一般周期函数空间（截断傅里叶级数）中通过优化搜索所发现的运动。当我们增大阻力对速度的幂律依赖指数时，最优运动变得更平滑、更缓慢且效率更低，尤其在接近各向同性摩擦时。