SPARC：面向四足机器人的具有平动与转动柔顺性的脊柱
机器人学
2026-02-03 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
四足哺乳动物协调脊柱弯曲和轴向压缩，以提高运动的敏捷性和效率。然而，现有的机器人脊柱通常缺乏支持此类动态行为所需的主动柔顺性。我们提出了 SPARC，一种紧凑的 3 自由度矢状面脊柱模块，能够在 1.26 kg 的封装内实现转动和平动运动。利用浮基阻抗控制器，我们实现了脊柱刚度和阻尼的独立任务空间调节，以模拟生物承载策略。台架实验证实了对指令阻抗的高保真渲染，线性力-位移误差在 1.5% 以内。系统的运动仿真揭示了对速度的关键依赖性：虽然低速效率对脊柱属性不敏感，但精确的阻抗调节对于高速性能不可或缺。我们的结果表明，与刚性脊柱基线相比，最优柔顺的脊柱在 0.9 m/s 速度下降低了 21% 的功耗。这种效率提升的机制归因于脊柱在增加步幅长度以及作为机械低通滤波器衰减高频扭矩波动方面的作用。SPARC 为腿部运动中脊柱柔顺性的系统研究提供了一个开源平台。可用地址：github.com/YueWang996/sparc
引用
@article{arxiv.2510.01984,
title = {SPARC: Spine with Prismatic and Revolute Compliance for Quadruped Robots},
author = {Yue Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.01984},
year = {2026}
}