StaccaToe：一种模仿人类腿部和脚趾的单腿机器人

我们介绍了StaccaToe，一种人类尺寸、电机驱动的单腿机器人，旨在通过两个独特属性——驱动的脚趾和受人类腿部启发的协同驱动配置——来媲美人类运动的敏捷性。利用HyperLeg小腿机构的基础设计，我们通过引入新的连杆设计、定制的功率电子设备和改进的控制系统，开发了一个独立的机器人。与以往依赖特殊机构（如弹簧和离合器）或液压/气动执行器的跳跃机器人不同，StaccaToe采用电机且不使用能量存储机构。这一选择突显了我们的最终目标，即开发一种实用、高性能的人形机器人，能够实现类人的稳定行走以及爆发性动态运动。在本文中，我们旨在实证评估我们的脚趾和协同驱动机构的平衡能力以及爆发性地面反作用力的施加。经过广泛的硬件和控制器开发，StaccaToe通过展示踮脚平衡姿态和动态跳跃展示了其控制保真度。这项研究具有重要意义，原因有三：1）StaccaToe是首个不依赖特殊机构即可执行动态机动的人类尺寸、电机驱动的单腿机器人；2）我们的研究提供了在机器人设计中复制人类腿部关键属性益处的实证证据；3）我们解释了创建敏捷腿部机器人的设计过程，这些细节在学术文献中鲜有涉及。