研究人員近期在機器人學領域取得了一項重要進展，提出了一種透過氣動共收縮調節阻尼的新方法，該方法與可變剛度執行器具有動態同構性。該成果發表於arXiv預印本（編號2605.07292），由Antonio Franchi等人完成。
該研究聚焦於冗餘雙旋翼執行器系統。傳統上，執行器的阻尼特性通常是固定的，而可變剛度執行器透過調節剛度來改變動態行為。本文提出的可變氣動阻尼執行器（VADA）利用氣動共收縮機制，在保持淨推力恆定的前提下，實現對被動氣動機械阻尼的連續調節。具體而言，研究定義了一個增量阻尼係數，該係數衡量給定配平狀態下淨推力對空氣相對速度的區域性靈敏度。透過數學證明，在滿足輕微氣動硬化條件下，該係數沿著恆力纖維單調遞增，從而實現了阻尼的單調調節。
為了驗證這一理論，研究團隊基於葉素理論進行了第一性原理推導。該理論是直升機旋翼分析的基礎，透過簡化得到與入流成仿射關係的最小推力模型，明確揭示了驅動該效應的速度-入流耦合機制。該模型不僅驗證了所需的阻尼和硬化特性，還提供了理解VADA行為的關鍵數學框架。這一機制被形式化為VADA，並發現其與拮抗式可變剛度執行（VSA）中的剛度調變具有動態同構性，類似於肌肉共啟用時肌腱的共收縮。這種同構性意味著VADA可以借鑑VSA中成熟的控制策略，從而加速其實際應用。
此外，該纖維密度原理還被證明能夠增強冗餘多旋翼系統的主動氣動響應速度。透過調整共收縮程度，多旋翼可以更快速地響應外部擾動或改變飛行狀態。研究者進一步透過阻抗形式表示，闡明瞭共模驅動和差模驅動在控制VADA系統被動阻抗和平衡速度中的作用。共模驅動調節整體推力水平，而差模驅動則直接改變阻尼特性。這種分解為設計高效能無人機和柔性機器人提供了新的自由度。
總之，VADA的提出為機器人執行器設計開闢了新途徑，特別是在需要精確力控制和快速動態響應的應用場合，如空中操作、飛行機器人以及仿生系統。未來的工作可能包括實驗驗證和在實際平臺上的整合。