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【机器人|仅1.1克重，最快的软跳跃机器人Made in China】文丨学术头条，作者丨库珀，编审丨寇建超

对于机器人而言，跳跃是一种十分重要的能力，这能够使它们扩大活动范围，克服行进障碍，适应许多非结构化环境等 。
连续跳跃和方向可调整性，是具有多模态运动的地面机器人的基本特性 。然而，目前只有少数软跳跃机器人能够实现快速连续跳跃和控制转向运动，以实现越障 。
如今，中国科研团队提出了一种基于软电静力学弯曲致动器的，电静力学驱动的系绳无腿软跳跃机器人，这种机器人仅仅 1.1 克重、6.5 厘米长，0.85 毫米厚，能够实现 7.68 倍体高的跳跃高度和每秒 6.01 倍体长的连续向前跳跃速度，结合两个执行器单元，可实现每秒 138.4°的转向速度 。
相关论文发表在科学期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上，论文的主要作者分别来自重庆大学、哈尔滨工业大学、上海大学、北京航空航天大学等 。
研究人员还将其他功能性电子设备（如传感器）集成到制动器上，从而实现包括侦测环境变化在内的多种应用，并建议未来进行结构优化以改进软体机器人的跳跃性能，未来或对无绳方案的进一步研究或可增进这类软体机器人的通用性 。
创新电液静力驱动方式提高软跳跃机器人的单跳性能（跳跃高度 JH 和跳跃距离 JD）以提高其越障能力，同时加快跳跃频率以提高其导航效率，是软跳跃机器人面临的两大工程挑战 。
目前，业界已经开发出了能够向前导航的软或部分软跳跃机器人，驱动方式也十分多样，有集成弹簧、形状记忆合金（SMA）、磁致动器、光动力致动器、介电弹性体致动器（DEA）、气动致动器、化学致动器、电机和聚偏二氟乙烯（PVDF）致动器驱动等 。
有一部分是储能跳跃机器人，这类机器人通常具有强劲的单跳性能，但由于需要额外的弹性储能过程，因此需要牺牲导航效率为代价 。
此外，尽管储能过程的延长增加了跳跃高度，但降低了着陆稳定性，同时降低了跳跃频率；由气动执行器、化学执行器和电机驱动的软跳跃机器人，通常需要复杂的导航策略和结构；而基于 DEAs 和 PVDF 执行器的轻型软跳跃机器人，可以通过弯曲身体部位进行简单跳跃，无需额外储能，这会导致快速跳跃频率，但它们的 JHs 和 JDs 不足以满足跨越障碍物的要求（<0.25 体高） 。
液压放大自愈静电（HASEL）执行器可以通过电流体静力学改变内部液体的分布来实现线性运动，这种电液驱动方法可以在很短的时间内产生跳跃所需的能量，而不需要复杂的能量储存过程，是快速越障机器人的潜在解决方案，但仍面临三大挑战：
（1）在没有堆叠的情况下提高单跳性能；
（2）实现快速恢复；
（3）产生向前跳跃和转向跳跃 。
经过深入分析这些机器人方案的优劣势和性能后，研究人员使用基于电静力学原理和框架的快速弯曲和回弹，来增强致动器的跳跃性能 。

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图 | LSJR 详细设计和运动原理（来源：Nature Communications）
研究人员将新的解决方案命名为 LSJR：一种电液静力驱动的系留式无腿软跳跃机器人，该机器人基于软电液静力弯曲致动器（sEHBA），具有快速、连续、转向跳跃和越障能力 。