四足机器人在行走时,其足部的设计对运动效率和能量消耗有着重要影响。传统上,机器人专家倾向于使用刚性足部,因为这能简化控制算法并确保与地面的稳定接触。然而,这种设计牺牲了足部吸收冲击和储存弹性能量的能力,导致机器人在移动过程中消耗更多能量。
为了探索柔性足部是否能带来优势,研究人员将足部柔顺性整合到基于强化学习的运动控制器中。他们训练了八种具有不同弹簧刚度的策略,并在仿真环境中评估每种策略的每米行走机械能耗。随后,他们在实际开发的四足机器人上进行了实验验证。
结果令人鼓舞:当使用中等刚度的弹簧足部时,机器人的能耗比使用极硬或极软弹簧时降低了约17%。仿真结果也呈现出类似趋势。这表明,选择适当的足部柔顺性可以在不破坏机器人运动稳定性的前提下,显著提高行走效率。
该研究为四足机器人的能效优化提供了新思路,未来可应用于搜索救援、环境监测等需要长时间自主运行的场景。作者强调,刚度的选择是关键,过高或过低都会抵消优势。研究论文于2026年5月14日提交至arXiv,共29页,包含7张图表,并提供了补充视频链接。