JBE封面故事 | 基于大型陆生哺乳动物启发的重载足式机器人腿部设计方法

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重载足式机器人能够在非连续地面负重行走，可以应用于复杂地形中的物资运输、抢险救援。然而随着足式机器人尺寸和负载的增加，其腿部驱动承载需求急剧增大。腿部驱动承载需求与腿部重量约束之间的设计冲突使重载足式机器人的腿部设计成为挑战。在本期《仿生工程学报》中，数字制造装备与技术国家重点实验室（华中科技大学）的DDC研究团队提出了一种基于有效机械优势（EMA）的腿部设计方法，用于开发重载足式机器人。有限机械增益（EMA）是陆生哺乳动物腿部发力机制的重要表征量，反映了其足端出力和肌肉发力的倍增关系。研究团队根据重载足式机器人运动发力分析，提出三段式哺乳腿部构型，并根据无量纲化结构参数构建了重载足式机器人腿部结构的EMA模型。综合考虑EMA、能量以及重量因素，对腿部尺寸和驱动铰点位置进行优化。该设计方法通过优化关节驱动力与足端反力的比例关系，能够尽可能降低机器人行走过程中对腿部驱动的需求。基于设计的腿部结构，研究团队开发了电驱动腿部样机，该腿部样机能够实现步长0.8m、频率0.63Hz的迈步运动，最大迈步长可达1.5米。封面图片展示了基于大型陆生哺乳动物启发的重载足式机器人腿部设计思路，该方法有望为重载足式机器人的腿部设计提供一个新思路。

工学博士，数字制造装备与技术国家重点实验室（华中科技大学）教授、博士生导师，长期从事复杂机电系统智能控制、智能移动机器人、高性能足式机器人仿生设计与智能控制、人机交互技术的研究。教师主页：http://mse.hust.edu.cn/info/1142/1349.htm

博士研究生，现就读于数字制造装备与技术国家重点实验室（华中科技大学）。主要研究方向为足式仿生机器人设计与运动规划。

博士研究生，现就读于数字制造装备与技术国家重点实验室（华中科技大学）。主要研究方向为足式仿生机器人、智能移动机器人。