磁驱动毫米级双足机器人

本文介绍了一种研究双足运动的新方法。该方法基于磁驱动微型机器人。构建双足运动机器原型一直非常昂贵且过于复杂。我们展示了一个我们称之为Big Foot的0.3克磁驱动机器人,可用于测试基本思想,而无需复杂的昂贵双足机器。我们从分析和实验上探讨了双足运动中的两个古老问题:1. 此类机器人能否通过纯髋部驱动。2. 使用连续还是脉冲驱动方案更好。首先,建立了数值模型以研究磁驱动微型机器人的动力学与稳定性。我们特别关注稳定性和性能指标。然后,使用Big Foot测试这些结果。纯髋部驱动已成功在上坡表面产生步态。此外,实验原型已成功完成复杂任务,如跟随规定步态轨迹和穿过迷宫。还研究了髋部力矩的性质和时序。使用了两种驱动方案:脚跟撞击驱动和恒脉冲波驱动。对于每种方案,我们还改变施加磁场的持续时间。发现脚跟撞击驱动比恒脉冲波选项具有更优的稳定性、更均匀的步态生成和更快的运动。但恒脉冲波可在更陡的斜坡上实现运动。