Spring-Brake！手性剪切拉胀结构提升跳跃与站立效率

能量效率对于有腿机器人的成功至关重要。在运动和站立过程中浪费的能量会导致效率损失。已有研究表明，加入弹性元件可以降低运动成本，而加入制动器可以降低站立成本。然而，为每种功能分别添加独立元件会增加腿部的质量和复杂性，从而降低系统整体性能。在此，我们提出了一种采用手性剪切拉胀结构（Handed Shearing Auxetic, HSA）的新型柔顺机构，它在单腿跳跃机器人中同时充当弹簧和制动器。HSA 作为并联弹性驱动器，降低了动态跳跃所需的电功率，并达到了与最先进柔顺跳跃器相媲美的效率。HSA 的拉胀行为实现了双重功能。在静态任务中，它通过阻挡变形，在极小输入功率下承受大作用力并锁定，产生类似于绞盘机构的高摩擦力。这使得腿部无需电机扭矩即可支撑重载，解决了热效率低下的问题。这种多功能设计同时提升了动态和静态性能，为机器人应用提供了一种通用解决方案。