基于紧致结构的机器人腿设计与可变刚性
机器人学
2025-04-29 v1
摘要
动物能够精细调节腿部刚性以与复杂地形互动并吸收突发冲击。在跃向和冲刺等动作中，动物展现出对抗性肌肉对的 sophisticated 互动，以主动调节关节刚性，而腱鞌和韧带则作为生物弹簧存储和释放能量。尽管足够机器人腿已在稳健 locomotion 中取得显著进展，但仍缺乏动物运动控制中所体现的精细可适应性。集成允许主动控制腿部刚性的机制为实现更韧性的机器人系统提供了路径。本文提出一种新型机械设计，将柔顺性集成到机器人腿中，基于紧致结构——一种将柔性缆索和刚性元素组合以平衡拉伸和压缩的结构原理。紧致结构天然允许被动柔顺，使其适合吸收冲击和适应多样地形。我们的设计 features 具有紧致结构关节的机器人腿，以及通过调节缆索驱动系统的张力来控制关节旋转刚性的机制。我们演示了机器人腿在减少突发冲击力时至少可降低 34.7%，通过调整刚性配置可在负载差为 10.26 N 时实现相似的腿部屈曲。结果表明，紧致结构的腿部设计为实现更韧性和可适应性的 legged 机器人孕育了潜力。
引用
@article{arxiv.2504.19685,
title = {Tensegrity-based Robot Leg Design with Variable Stiffness},
author = {Erik Mortensen and Jan Petrs and Alexander Dittrich and Dario Floreano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19685},
year = {2025}
}