首尔国立科技大学的研究人员开发出一种用于步行机器人的 3D 打印多孔脚垫，根据2026 年 5 月 5 日发表在《国际精密工程与制造-绿色技术杂志》上的一项研究，该脚垫可将电池功耗降低高达 6.2% 。
足垫采用三重周期最小曲面（TPMS）超结构，这是一种轻质多孔几何结构，在冲击时会压缩，在蹬地时会回弹，从而在每一步中储存和释放机械能。来自机械系统工程学院的朴根博士和金正烨博士测试了三种半球形TPMS几何结构：原始形、螺旋形和菱形。相对密度为60%的菱形设计性能优于其他设计，在柔韧性、能量吸收和低能量损失方面实现了最佳平衡。
图片来源：首尔国立科技大学
单靠足垫是不够的。在低速行走时，弹性部件往往会耗散储存的能量，而不是有效地将其释放出来，这实际上会使机器人失去稳定性。为了解决这个问题，研究人员将TPMS足垫与深度强化学习控制器相结合，训练机器人调整步态运动的时机，使其与足垫的压缩和回弹周期相匹配，从而降低电机所需的工作量。
在市售四足机器人上进行测试，该系统在每秒 0.4 米至 1.0 米的行走速度范围内实现了 1.4% 至 6.2% 的节能效果，同时机器人始终保持稳定的运动状态。
“通过调节足部刚度并利用被动能量吸收和释放，所提出的方法为传统的腿部弹簧机构提供了一种切实可行的替代方案，”朴博士说。
金博士补充道：“这些结果表明，TPMS 超结构如果通过基于学习的控制进行正确建模和利用，可以作为节能四足动物运动的有效能量塑造组件。”
胎压监测系统（TPMS）的几何结构已应用于无气轮胎和软体机器人抓手。研究人员表示，这项应用有助于制造更安静、续航时间更长的四足机器人，用于室内服务、检测和物流部署。
来源：eurekalert.org
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