利用3自由度可变形惯性尾实现四足机器人跌落安全着陆

落猫问题广为人知，猫展现出卓越的空中重新定向能力并能安全着陆。对于其机器人对应物，类似的四足机器人跌落问题尚未得到充分解决，尽管实现如猫般的安全着陆已得到越来越多研究。不同于将负担加于着陆控制，我们通过有效的飞行阶段控制来处理四足机器人跌落的安全着陆。区别于摆动腿、附加反作用轮或简单尾等已有工作，我们提出在一台中型四足机器人上部署一条3自由度可变形惯性尾。在飞行阶段，最大长度的尾可有效在三维空间中自正机体姿态；触地前，尾长可缩回至最大值的约1/4以减弱尾对着陆的副作用。为使四足机器人实现安全着陆的空中重新定向，我们设计了一种控制架构，并已在具有不同初始条件的高保真物理仿真环境中验证。我们提供了在惯性特性可比的定制飞行阶段测试平台上的实验结果，显示了尾在三维机体重新定向上的有效性及其触地前的快速 retractability。展示了一个初步的四足机器人跌落实验，其中搭载3自由度尾的Unitree A1机器人在不可忽略的初始机体角度下可安全着陆。