多构态仿生弹性驱动器结构设计及性能研究

作者：魏敦文; 高涛; 张翔宇; 葛文杰; 彭倍^*

来源：机械工程学报, 2022, 58(13): 71-80.

• 弹性驱动器
• 多构态弹性驱动器
• 变胞机构
• 单足跳跃机器人

以生物肌肉肌腱为灵感，基于变胞机构思想设计了一种多构态仿生弹性驱动器，其中驱动元件和弹性元件通过变构态行星差速齿轮机构实现高效耦合。根据机器人关节不同运动相差异化功率需求，控制弹性驱动器构态的切换，实现输出功率调制和能量调节，从而提高机器人系统的运动性能和能量效率。在此基础上，设计了基于多构态仿生弹性驱动的单足跳跃机器人并验证不同驱动模式情况下的跳跃性能。实验结果表明，与传统齿轮减速驱动器相比，多构态仿生弹性驱动器有效提高瞬时输出功率，使单足跳跃机器人跳跃高度提高了6.8%。跳跃机器人落地过程中弹性元件压缩吸收动能，减小碰撞冲击的同时提高了能量利用率，证明了多构态仿生弹性驱动器在输入能量耦合和在动态输出功率调制方面的可行性。

• 单位
  西北工业大学; 电子科技大学