尾部刚度对匍匐式四足机器人运动的影响

尾部是四足动物运动不可或缺的一个显著特征。在生物系统中，尾巴具有多种用途，包括在推进、行走、奔跑、攀爬或跳跃时的平衡与稳定作用。类似地，腿式机器人的尾巴可通过提供额外的地面接触点来增强其稳定性与机动性。然而，在地面仿生腿式机器人领域，由于设计与控制上的困难，尾巴常被忽视。本研究将验证如下假设：可变刚度机器人尾部能够通过提升匍匐式四足机器人在多种环境中的稳定性与机动性来改善其性能。为验证假设，我们为欠驱动匍匐式四足机器人添加了一条多段、缆绳驱动、柔性的尾巴，其刚度由单个伺服电机配合卷轮与缆绳系统控制。通过控制尾巴刚度，我们证明相较于刚性尾和无尾运动，粗糙地形上的运动稳定性与机器人的攀爬能力均得到提升。该柔性尾设计还可借助机器人横向运动提供被动控制的尾巴摆动能力，有助于稳定。