优化鼹鼠仿生前爪

挖掘力升22%

通过阻力理论优化前爪几何，在保持推进力的同时大幅降低挖掘阻力。

张涛 · 75177174 · 75177173 · Zibiao, Chen · Kunquan, Zheng · Ran, Xu · Jiabin, Liu · 朱海飞 · 管贻生 · 徐坤 · 丁希仑

Journal of Bionic Engineering 2024

参数信息

颗粒提升力降幅

79.44 %

推进力增幅

22.55 %

机器人挖掘位移

179.528 mm

挖掘提升力

0.9355 mm/s

技术优势

挖掘阻力大幅降低

优化的前爪设计将颗粒提升力降低79.44%，减少了挖掘时机器人被顶起的趋势。

推进力提升

在同一配置下，推进力增加了22.55%，使机器人能更有效地向前挖掘。

挖掘距离更长

机器人挖掘实验中，优化前爪实现了179.528 mm的最长挖掘位移，验证了实际挖掘能力。

无附加功率需求

性能提升来自几何优化而非增加驱动功率，可直接替换现有前爪。

应用场景

• 挖掘机器人：直接替换前爪，降低挖掘阻力，提升有效载荷。
• 仿生机械设计：通过仿生几何优化，在不增加动力的情况下提升挖掘表现。
• 颗粒介质力学：利用阻力理论解析颗粒介质中的前爪受力，指导挖掘工具设计。