你家扫地机器人是不是总“电量焦虑”？四足机器人更惨——传统设计跑1小时就没电，遇到碎石地还会“崴脚”！近日，长安大学朱亚光团队研发出节能型弹性并联关节，给机器人装上“猎豹腿”般的弹性关节，能耗降低27%，负重5kg能跳0.66米高，未来救灾、物流场景效率将大幅提升。这项研究发表于《Frontiers of Mechanical Engineering》。

传统机器人的“硬伤”：关节像“铁棍”，跑两步就“累瘫”
为啥四足机器人总“弱不禁风”？秘密在腿部关节：

纯电机驱动太“费电”：像ANYmal这样的传统机器人，关节全靠电机硬扛重力，电机负功占比超40%，跑1小时就没电，负重5kg更是“寸步难行”。
被动弹簧“不听话”：MIT Cheetah虽加了弹簧，但刚度固定，遇到楼梯等复杂地形，要么“硬碰硬”震坏零件，要么“软塌塌”站不稳，延迟超过100ms就会步态紊乱，像人踩在棉花上走路。
地面冲击“伤关节”：跳跃落地时，刚性关节瞬间受力是体重的3倍，就像人从3层楼跳下来用腿硬撑，关节寿命骤减。
仿生关节：弹簧+电机“组队”，像猎豹一样“会呼吸”储能
新设计的弹性并联关节藏着两个“黑科技”：

猎豹肌腱式弹簧：在膝关节四连杆结构里塞了根扭转弹簧，关节动，弹簧跟着转，刚度0-14 N·m/rad可调——就像人跑步时肌腱自动绷紧储能，落地时缓冲，抬脚时弹出去，电机“省力一半”。
动态柔顺控制：结合弹簧加载倒立摆（SLIP）模型，用PD控制器（简单说就是“灵活调软硬”）和PI电流环，让关节延迟100ms内也能稳如老狗，比传统控制稳定性提升40%。
最绝的是“能量循环”：支撑相弹簧压缩“充电”，减少电机负功35%；摆动相弹簧“放电”助推，电机扭矩需求直降50%。就像给机器人装了“呼吸式充电宝”！

实测数据：跳0.66米高，负重5kg续航延至4小时
在RENS Q1四足机器人上测试，数据惊艳：

跳跃力MAX：20cm压缩距离下，关节0.068秒内爆发1.78m/s速度，跳0.66米高（接近篮球筐高度），比纯电机驱动高15%。
负重稳如狗：扛5kg重物时，大腿关节角度偏差仅1.02%，小腿2.71%，就像人背书包跑步不晃。
续航大逆袭：Trot步态下膝关节扭矩从10N·m降至5N·m，续航延长1.8倍，负重50kg能跑4小时，够逛完整个马拉松。
未来：救灾、物流“全能王”，还能学袋鼠跳？
这项技术让四足机器人“解锁新皮肤”：

工业物流：仓库里扛货50kg，比人工效率高3倍，电费成本降四成。
灾后救援：废墟碎石堆里，弹性关节缓冲冲击，比传统机器人通过率高60%。
太空探索：轻量化设计（关节减重1.2kg）适配月球车，太阳能供电也能跑全天。
论文作者朱亚光教授说：“下一步要学袋鼠‘双足跳’，目标跳跃高度突破1米！”

来源: FME机械工程前沿