Đệm chân đàn hồi giúp robot chó chạy xa hơn và lâu hơn

首尔科学技术大学的工程师们为四足机器人设计了多孔脚掌，能够存储与地面碰撞的能量，并在下一步时释放。传统的弹簧和减震器效果不佳，因为它们只在快速步态下有效，因此对于慢速移动的巡检机器狗，需要其他能量回收机制。所提出的脚掌呈半球形，采用柔性聚合物3D打印，形式为三周期极小曲面（TPMS），这是一种由重复孔隙和支柱组成的连续三维晶格，兼具低重量、可调刚度以及吸收和释放存储机械能的能力。研究人员测试了三种晶格结构——简单、螺旋和金刚石——发现相对密度为60%的金刚石晶格表现最佳：它变形充分，存储大量能量，并且因内部摩擦损失的能量相对较少。由于仅靠弹性脚掌是不够的——如果步态不当，存储的能量会耗散或导致机器人身体晃动，迫使电机纠正姿态——工程师们通过深度强化学习训练了一个控制器。该模型纳入了TPMS结构的变形和恢复，奖励函数鼓励动作与地面接触时弹性能的存储和释放相一致。该系统在四足机器人RBQ-10上进行了测试，将新脚掌与传统实心半球支撑进行了比较。机器人在整个速度范围内保持稳定，同时在0.4至1米/秒的速度下，平均电池功耗降低了1.4%至6.2%。该开发旨在用于巡检、货物运输和搜救任务中的机器人，这些任务中长时间自主运行至关重要。