機器人踝足機械柔順性發展歷程及展望

摘 要：為實現機器人的柔順步態，從機械柔順性發展歷程方面，介紹了機器人踝足的發展歷程，并對未來的發展趨勢進行展望。希望通過文章的分析，能夠為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：機械柔順性；CF踝足；ESR踝足；SEA踝足

1 概述

眾所周知，自然界中的生物以其多彩多姿的形態、靈巧機敏的動作活躍于自然界，這其中人類可以直立行走的雙足是最具靈活特性的，而非人生物的許多機能又是人類無法比擬的，如在搶險救災、反恐防爆等不適合由人來承擔的任務中，需要相應的可以代替人類執行任務的機器人。同時，新的需求和任務也對機器人行走的穩定性和柔順性提出了更高的要求。

多年來，國內外的許多學者致力于機器人機械結構的研究，以此來改進機器人步態的穩定性和柔順性。

2 機器人踝足發展歷程

2.1 傳統踝足（CF踝足）

傳統踝足整體用橡膠或聚胺酷材料制成，腳后跟處有一個楔形的彈性軟墊，腳芯用碳纖等特殊彈性材料（稱為“龍骨”）制作。常見的傳統踝足是SACH（全稱是“Solid Ankle Cushioned Heel”），SACH踝足整體具有一定彈性，能允許一定程度的內、外翻和水平轉動，所以有一定程度的穩定性和柔順性。但在機器人行走過程中，能量利用率低且柔順性不高，因此研發了能量存儲和回收踝足。

2.2 能量存儲和回收踝足（ESR踝足）

ESR踝足的典型代表是美國密西根大學研究的能量回收踝足，見圖1。它的原型機大小和形狀與傳統的踝足相似，但有獨立的后腳板與前腳板，腳中間有一個旋轉軸。……