一个基于猫爪生物学的移动机器人的结构设计和跨越障碍物的分析
Wei Bao1, Ke Wang2, Yang Zhang3
1Wuxi City College of Vocational Technology, No. 12, Qianou Road, Huishan District, Wuxi City, Jiangsu Province, China, Wuxi, 214000, China.
Bioinspiration & biomimetics
|March 9, 2026
概括
这项研究引入了一种具有阻力弹的新型可变轮,增强了运动流性并保护了电机和伺服器. 该设计显著减少了速度波动和优化扭矩,使机器人能够克服障碍物并适应城市环境.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 机械工程 机械工程
- 生物设计是生物设计.
背景情况:
- 传统的可变轮结构往往缺乏对电机和伺服器的集成保护机制.
- 在反向运动期间的平滑运动和稳定的障碍穿越对于城市环境中的机器人系统至关重要.
研究的目的:
- 设计和评估一个可转换的轮子机制,带有阻力弹,以提高运动流性和增强电机/伺服器保护.
- 使用零动量点 (ZMP) 方法分析障碍物穿越稳定性.
- 为了证明机器人对城市地形的适应性.
主要方法:
- 系统分析障碍物穿越动态和最大加速度评估,使用零动量点 (ZMP) 方法.
- 虚拟原型模拟用于评估质量中心 (CoM) 速度波动和电机扭矩优化.
- 伺服保护和障碍物穿越能力的实验验证.
主要成果:
- 反向运动:CoM速度波动范围和标准偏差减少了98%以上. 发动机扭矩优化率达到了79.73%.
- 城市条件:伺服保护实现了高达93.17%的扭矩优化,特别是在爬梯时.
- 穿越障碍物:成功穿越了165mm的单步和115mm高和410mm宽的连续步.
结论:
- 新的阻力弹机制显著提高了运动流性,并在可变轮上提供了强大的电机和伺服保护.
- 仿生灵感设计证明了机器人在复杂的城市环境中运行的出色适应性.
- 这项研究提供了一个新的设计范式,用于提高可变轮子系统的耐用性和性能.
