藤蔓机器人技术概述 - 受植物藤蔓启发，机器人通过顶端外壁材料翻转实现本体延展，几乎不产生反力[1] - 该技术优势在于能在废墟、狭窄管道等传统机器人难以进入的环境执行探查任务[3] - 此前应用依赖临时参数调整，缺乏系统性规律总结，导致通用性差[5] 操纵性瓶颈与核心研究目标 - 操纵性受三大因素制约：顶端负载重量改变结构受力与控制需求、设计与控制参数缺乏定量研究、环境适配性差无法兼顾自由空间与地面支撑场景[6] - 研究核心目标是建立“设计-控制-操纵性”的定量关系，推动技术从“经验驱动”转向“数据驱动”[8] 自支撑三维可操纵性实验发现 - 顶端负载实验显示，负载超过100克后机器人特征长度下降趋势明显，水平与垂直移动范围同步缩减[13] - 腔体压力实验表明，特征长度随压力升高先增后减，在5.52kPa时达到峰值，压力过高或过低均不利于弯曲[14] - 机身长度在0.30米至0.76米范围内，更长的机身能扩大特征长度与水平移动范围，但垂直移动范围因抗重力能力下降而减小[16] - 直径参数在满足抗坍塌需求后（除3.2厘米直径发生坍塌外，6.5厘米至12.9厘米直径组别）对操纵性能影响有限[17] 支持的平面可操纵性实验发现 - 压力比（执行器压力/主腔压）实验显示，机器人的曲率均随压力比升高而增大，执行器压力相对主腔压力越高，弯曲变形越容易形成[22][23] - 执行器制作方式比较发现，外部袋式执行器在压力比小于1时即可启动弯曲但曲率增长易饱和，集成式执行器需压力比超过1启动但能实现更高最大曲率[25] 设计与操控准则 - 结构设计准则：直径以抗坍塌为核心，长度需平衡灵活性与稳定性，顶端负载应遵循最小化原则（超过100克性能下降明显）[28] - 执行器选择准则：外部袋式适合需维持高主腔压力的场景，集成式适合支撑良好且要求高转向精度的平面任务[28] - 操控策略准则：自支撑三维场景推荐使用5-7千帕中等主腔压力，平面支撑场景应优先提高压力比[29] - 提出生长与转向分阶段协调控制策略，以扩展应用范围[30] 技术验证与未来方向 - 优化参数后（如负载从150克减至100克，压力比从1.0提至4.0），机器人转向角度从22度增至68度，抬升高度从2厘米提至12厘米[32] - 未来将重点解决非复位现象带来的操纵精度问题，并研发更高压力耐受的执行器工艺[33] - 技术成熟后，藤蔓机器人有望在城市搜救、考古勘探、工业检测等领域成为灵活可靠的探索者[33]