国内外四足机器人发展及普及

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国内外四足机器人的发展历程

国内外四足机器人的发展历程

国内外四足机器人的发展历程1. 介绍四足机器人是一种模拟动物行走的机器人,它们使用四肢来支撑身体并移动。

近年来,四足机器人在军事、救援、娱乐等领域展示出巨大的潜力。

本文将深入探讨国内外四足机器人的发展历程,包括其起源、关键技术突破和应用领域。

2. 起源四足机器人的概念最早可以追溯到20世纪60年代,当时的研究主要集中在仿生学领域。

然而,由于当时计算能力和传感技术的限制,四足机器人的发展非常困难。

直到近年来,随着计算机和传感器技术的快速发展,四足机器人取得了重大突破。

3. 关键技术突破3.1 机械设计四足机器人的机械设计是实现其运动能力的基础。

目前,国内外研究机构已经设计出了各种形状和尺寸的四足机器人,包括仿生动物模型和抽象形态模型。

通过不断改进机械设计,使得四足机器人在各种地形下都能实现稳定的行走。

3.2 动力系统四足机器人的动力系统是保证其运动能力的关键。

常见的动力系统包括电池、液压系统和气动系统。

目前,随着电池技术的不断进步,越来越多的四足机器人采用电池作为主要的动力来源,以提高机器人的移动性和灵活性。

3.3 传感技术传感技术是四足机器人感知环境的关键。

常见的传感器包括摄像头、激光雷达、压力传感器等。

通过这些传感器,四足机器人可以感知到周围的地形、障碍物和其他物体,从而调整自身姿态和行动。

3.4 控制算法控制算法是实现四足机器人智能运动的核心。

通过合理的控制算法,四足机器人可以实现行走、奔跑、跳跃等各种动作。

目前,主要的控制算法包括传统的PID控制、模糊控制和基于机器学习的控制方法。

4. 应用领域四足机器人在各个领域都有广泛的应用。

以下是几个具有代表性的应用领域:4.1 军事应用四足机器人在军事领域具有重要的应用价值。

它们可以被用作侦查和救援任务中的越野机器人,可在各种恶劣环境下执行任务,并减少士兵的伤亡。

此外,四足机器人还可以携带重型装备和武器,提供战场支援。

4.2 救援应用四足机器人在救援行动中能够起到重要作用。

国内外四足机器人的发展历程

国内外四足机器人的发展历程

国内外四足机器人的发展历程四足机器人是一种仿生机器人,通过模仿动物的步态和运动规律来实现自主移动和完成任务的机器人。

近年来,随着机器人技术的快速发展,四足机器人在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。

以下是国内外四足机器人的发展历程。

自20世纪70年代初,美军相关机构开始启动四足机器人研究以来,四足机器人得到了快速发展。

其中最具代表性的是美国马塞诸塞理工学院(MIT)的四足机器人Cheetah 1、Cheetah 2和Cheetah 3。

这三款机器人分别在2010年、2012年和2015年被公布,在速度、姿态调整等方面取得了很大的进展,尤其是在仿生设计和模拟动物步态方面。

此外,拥有中国背景的美国机器人企业波士顿动力公司的BigDog、Spot、WildCat和Atlas机器人也是著名的四足机器人之一。

这些机器人在地面作战、灾难救援等方面有着广泛的应用前景。

相比国外,国内四足机器人的发展稍晚,但随着支持政策的出台和资本的大量涌入,四足机器人的研究也得到了快速发展。

2012年,清华大学机器人研究所成功研制出一只六足机器人,被誉为“中国版BigDog”。

随着技术的不断升级,国内四足机器人不仅在仿生设计、节能环保和灵活性方面有了更大的突破,还开始应用于仓储、制造和物流等领域。

一方面,机器人的智能化和自主化程度越来越高,又可以承担越来越复杂的任务;另一方面,随着城市化进程的加速和劳动力成本的提高,机器人也成为了一个稳定、高效且具有明显成本优势的选择。

未来,随着材料、传感器、算法等核心技术的发展和应用,四足机器人将在越来越广泛的领域发挥作用。

下面是几个方面的应用前景:(1) 应用于救援和危险环境四足机器人可以应用于火灾、核电站泄漏等危险环境,以支持救援和实施紧急情况的方案。

与人工相比,机器人可以更快速、安全和精细地实施任务。

(2) 应用于物流和制造随着智能化制造和物流的发展,机器人将在这些领域扮演越来越重要的角色。

国内外机器人发展的现状及发展动向

国内外机器人发展的现状及发展动向

国内外机器人发展的现状及发展动向一、国内机器人发展的现状近年来,中国机器人产业经历了快速发展的阶段,成为全球机器人市场的重要参预者。

根据统计数据显示,2022年中国机器人市场规模达到了200亿美元,占全球市场份额的30%以上。

中国机器人产业的发展主要集中在工业机器人、服务机器人和特种机器人领域。

1. 工业机器人工业机器人是中国机器人产业的主要领域,主要应用于汽车创造、电子创造、机械创造等行业。

中国工业机器人市场规模连续多年保持全球第一。

2022年,中国工业机器人销量达到了15.7万台,占全球销量的40%以上。

中国工业机器人的发展主要受益于国家政策的支持和创造业转型升级的需求。

2. 服务机器人服务机器人是中国机器人产业的新兴领域,主要应用于医疗、教育、餐饮、物流等行业。

中国服务机器人市场规模也在不断扩大。

例如,医疗机器人在手术、康复等领域的应用逐渐增多,教育机器人在学校和培训机构中得到广泛应用。

3. 特种机器人特种机器人主要应用于军事、安防、航天等领域。

中国特种机器人市场规模较小,但在军事领域取得了一定的成绩。

例如,中国自主研发的无人机在军事侦察、打击等方面发挥了重要作用。

二、国内机器人发展的动向1. 技术创新中国机器人产业正致力于技术创新,加强核心技术研发,提升机器人的智能化水平。

例如,人工智能、机器视觉、机器学习等技术在机器人领域得到广泛应用,提高了机器人的感知、决策和执行能力。

2. 产业升级中国机器人产业正逐步向高端创造、智能创造方向升级。

政府出台了一系列鼓励机器人产业发展的政策,推动机器人与传统产业的融合。

例如,机器人在汽车创造、电子创造等行业的应用逐渐普及,提高了生产效率和质量。

3. 国际合作中国机器人产业加强了与国际机器人领域的合作与交流。

与日本、德国等机器人强国之间的合作不断加深,促进了技术交流和市场拓展。

同时,中国机器人企业也积极参预国际机器人展览会、论坛等活动,提升了品牌影响力。

机器人技术的分类:四足机器人和人型机器人

机器人技术的分类:四足机器人和人型机器人

机器人技术的分类:四足机器人和人型机器人随着科技的不断发展,机器人技术已经成为当下热门的研究方向之一。

在机器人技术中,根据外形和功能的差异,机器人可以被分为四足机器人和人型机器人。

本文将就这两种机器人技术进行详细的介绍和分析,以便更好地了解这两种类型机器人的特点和应用。

一、四足机器人四足机器人是一种仿生机器人,其外形和运动模式都模仿了自然界中的四足动物,如狗、猫等。

四足机器人通常有四条腿,通过这些腿的运动来实现移动和平衡。

四足机器人的优点在于它们在复杂地形和环境中具有很好的适应能力,可以进行高效的移动和搬运任务。

同时,由于其外形特点,四足机器人也可以在一些人类无法进入的危险环境中进行探测和救援工作。

1.1四足机器人的技术原理四足机器人的运动原理主要是通过相位控制和稳定控制来实现的。

在相位控制方面,四足机器人通过精确的控制四条腿的运动相位,可以实现跑步、跳跃等复杂的动作。

在稳定控制方面,四足机器人通过传感器和反馈系统来实时调整自身的平衡,以便在不同地形和环境中稳定地行走和运动。

1.2四足机器人的应用领域四足机器人在工业生产、军事探测、灾难救援等领域都具有广泛的应用价值。

在工业生产方面,四足机器人可以代替人工进行搬运、装配等重复性工作,提高生产效率和品质。

在军事探测方面,四足机器人可以在复杂地形和环境中进行侦察和搜索任务,为作战提供有力支持。

在灾难救援方面,四足机器人可以在地震、火灾等灾害中用于搜救被困者,减轻人力损失。

1.3四足机器人的发展趋势随着人工智能和材料技术的不断进步,四足机器人的性能和应用范围都将不断扩大。

未来,四足机器人有望实现更复杂的动作和任务,甚至可以在无人岛屿和外层空间中进行探索和建设工作。

同时,四足机器人还有望与其他类型机器人进行联合作业,实现更高效的协同工作。

二、人型机器人人型机器人是一种仿生机器人,其外形和功能模拟了人类的形态和行为。

人型机器人通常具有类似人类的身体结构和感知功能,可以进行类似人类的动作和任务。

国内外机器人发展的现状及发展动向

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国内外机器人发展的现状及发展动向一、国内机器人发展的现状近年来,中国机器人产业取得了快速发展。

根据中国机器人产业联盟发布的数据,2022年中国机器人市场规模达到了520亿元人民币,同比增长了8.6%。

中国机器人产业在创造、服务、特种等领域都取得了显著发展。

1. 创造领域在创造领域,中国机器人应用广泛。

特殊是在汽车创造、电子创造和物流领域,机器人的应用已经成为提高生产效率和质量的重要手段。

例如,汽车创造企业广泛采用机器人进行焊接、喷涂和装配等工作,提高了生产线的自动化水平。

2. 服务领域在服务领域,中国机器人应用也在不断扩大。

医疗机器人、教育机器人和家庭机器人等应用逐渐增多。

例如,医疗机器人可以在手术中辅助医生进行精确操作,提高手术的安全性和成功率。

教育机器人可以匡助教师进行教学辅助,提高教学效果。

3. 特种领域在特种领域,中国机器人的应用也有所突破。

例如,军事机器人在战场上的应用越来越广泛,可以减少士兵的伤亡风险。

此外,矿山机器人、消防机器人和环境监测机器人等也在特定领域发挥着重要作用。

二、国内机器人发展的动向1. 人工智能与机器人的结合未来,人工智能技术将与机器人技术更加密切地结合。

人工智能可以赋予机器人更强大的智能和学习能力,使其具备更高的自主性和适应性。

例如,机器人可以通过学习和分析数据,自主进行决策和规划。

2. 机器人与互联网的融合互联网的发展为机器人的智能化和网络化提供了平台。

通过互联网,机器人可以实现远程操控和数据共享,提高工作效率和灵便性。

例如,远程医疗机器人可以通过互联网与医生进行实时沟通,提供远程诊断和手术指导。

3. 机器人的个性化定制随着技术的进步,机器人将更加个性化和定制化。

用户可以根据自己的需求和喜好,定制机器人的外观和功能。

例如,家庭机器人可以根据家庭成员的喜好,提供个性化的服务和娱乐。

三、国外机器人发展的现状1. 美国机器人产业的率先地位美国机器人产业向来处于率先地位,拥有众多的机器人创造商和技术研发机构。

国内外四足机器人发展及普及

国内外四足机器人发展及普及

摘要:对四足机器人研究应用的历史与现状做了介绍,列举出国内外主要研究机构及其主要研究成果,对四足机器人研究的热点和难点问题进行了归纳总结,并展望了四足机器人的发展趋势。

关键词:四足机器人;研究与应用;历史与现状;难点与热点;发展趋势1. 引言移动机器人按移动方式大体分为两大类;一是由现代车辆技术延伸发展成轮式移动机器人(包括履带式);二是基于仿生技术的运动仿生机器人。

运动仿生机器人按移动方式分为足式移动、蠕动、蛇行、游动及扑翼飞行等形式,其中足式机器人是研究最多的一类运动仿生机器人。

自然环境中有约50%的地形,轮式或履带式车辆到达不了,而这些地方如森林,草地湿地,山林地等地域中拥有巨大的资源,要探测和利用且要尽可能少的破坏环境,足式机器人以其固有的移动优势成为野外探测工作的首选,另外,如海底和极地的科学考察和探索,足式机器人也具有明显的优势,因而足式机器人的研究得到世界各国的广泛重视。

现研制成功的足式机器人有1足,2足,4足,6足,8足等系列,大于8足的研究很少。

曾长期作为人类主要交通工具的马,牛,驴,骆驼等四足动物因其优越的野外行走能力和负载能力自然是人们研究足式机器人的重点仿生对象。

因而四足机器人在足式机器人中占有很大的比例。

长期从事足式机器人研究的日本东京工业大学的広濑茂男等学者认为:从稳定性和控制难易程度及制造成本等方面综合考虑,四足机是最佳的足式机器人形式[1],四足机器人的研究深具社会意义和实用价值。

2. 国内外四足机器人研究历史与现状四足机器人的研究可分为早期探索和现代自主机器人研究两个阶段。

2.1 四足机器的早期探索中国古代的“木牛流马”以及国外十九世纪由Rygg设计的“机械马”,是人类对足式行走行机器的早期探索。

而Muybridge在1899年用连续摄影的方法研究动物的行走步态,则是人们研究足式机器人的开端。

20世纪60年代,机器人进入了以机械和液压控制实现运动的发展阶段。

美国学者Shigley(1960)和Baldwin(1966)都使用凸轮连杆机构设计了机动的步行车[2]。

国内外机器人发展的现状及发展动向

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国内外机器人发展的现状及发展动向一、国内机器人发展的现状近年来,中国机器人产业迅速发展,取得了显著的成就。

根据中国机器人产业联盟发布的数据,2022年中国机器人产业规模达到亿元,同比增长%。

以下是国内机器人发展的几个方面的现状:1. 工业机器人:工业机器人是中国机器人产业的主力军。

根据中国机器人产业联盟的数据,2022年中国工业机器人销量达到台,同比增长%。

中国工业机器人市场的增长主要受益于创造业的升级换代和自动化需求的增加。

2. 服务机器人:服务机器人在医疗、教育、餐饮等领域得到广泛应用。

例如,在医疗领域,机器人可以辅助手术、提供护理服务等。

在教育领域,机器人可以作为教学助手,提供个性化的学习支持。

根据中国机器人产业联盟的数据,2022年中国服务机器人销量达到台,同比增长%。

3. 家用机器人:家用机器人是近年来快速发展的领域之一。

例如,扫地机器人、智能音箱、智能家居等产品在中国家庭中得到广泛应用。

根据中国机器人产业联盟的数据,2022年中国家用机器人销量达到台,同比增长%。

二、国内机器人发展的动向1. 人工智能与机器人的融合:人工智能是机器人发展的重要驱动力之一。

未来,机器人将更加智能化,具备更强的学习和决策能力,能够更好地适应各种环境和任务需求。

2. 机器人与互联网的深度融合:互联网的快速发展为机器人的智能化和应用提供了良好的基础。

机器人可以通过互联网获取大量的数据和信息,实现更高效的学习和交流。

3. 机器人在智能创造中的应用:智能创造是中国创造业发展的重要方向,机器人在智能创造中起到了关键作用。

未来,机器人将在智能创造中发挥更大的作用,实现生产过程的自动化和智能化。

三、国外机器人发展的现状除了中国,国外也有许多国家在机器人领域取得了重要的发展。

以下是几个国外机器人发展的现状:1. 日本:日本向来是机器人领域的率先者之一。

日本的机器人产业以工业机器人为主,广泛应用于汽车创造、电子创造等领域。

国内外机器人发展现状及发展动向

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国外机器人开展现状及开展动向一、全球机器人行业现状(一)全球机器人行业现状1、行业开展:增长态势延续(1)预计2021年全球工业机器人销售量25万台从2021年第四季度起,全球金融风暴导致工业机器人的销量急剧下滑。

2021年全球工业机器人市场逐渐由2021年的谷底恢复。

2021年是全球工业机器人市场自1961年以来的行业顶峰,全年销售达16.6万台。

2021年全球工业机器人销量为15.9万台,略有回落,主要原因是电气电子工业领域的销量有所下滑,但汽车工业机器人销量延续增长态势。

随着全球制造业产能自动化水平提升,特别是中国制造业升级,我们估计到2021年全球工业机器人销量到达25万台,年复合增长率9.5%.(2)预计到2021年全球工业机器人市场容量2700亿2021年全球机器人本体市场容量为530亿元,本体加集成市场容量按本体大约三倍算,估计1600亿元。

估计2021年至2021年,包含本体和集成在的全球工业机器人市场,年复合增长率约为11%。

预计2021年全球工业机器人市场容量将到达2700亿元。

(3)预计到2021年全球效劳机器人市场容量接近500亿根据IFR数据,2021年全球个人(或家庭)用效劳机器人市场容量为73亿元,公共效劳机器人市场容量为208亿元。

目前看公共效劳机器人产业化走在前面,市场容量更大。

预计2021-2021年个人(或家庭)用效劳机器人市场容量增长率为7%,公共效劳机器人市场容量年均复合增长率为17%。

到2021年,全球效劳机器人市场容量将接近500亿元。

如果智能家居算是广义的效劳机器人,效劳机器人市场容量会大很多。

2、全球机器人行业布局:日欧产业优势明显,中国市场潜力巨大(1)工业机器人市场销量与存量全球工业机器人本体市场以中欧美日为主。

日、美、德、、中五国存量占全球比例达71.24%,销量达69.92%。

截至2021年底,全球机器人累计销量到达247万台。

机器人平均使用寿命为12年,最长15年。

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摘要:对四足机器人研究应用的历史与现状做了介绍,列举出国内外主要研究机构及其主要研究成果,对四足机器人研究的热点和难点问题进行了归纳总结,并展望了四足机器人的发展趋势。

关键词:四足机器人;研究与应用;历史与现状;难点与热点;发展趋势1. 引言移动机器人按移动方式大体分为两大类;一是由现代车辆技术延伸发展成轮式移动机器人(包括履带式);二是基于仿生技术的运动仿生机器人。

运动仿生机器人按移动方式分为足式移动、蠕动、蛇行、游动及扑翼飞行等形式,其中足式机器人是研究最多的一类运动仿生机器人。

自然环境中有约50%的地形,轮式或履带式车辆到达不了,而这些地方如森林,草地湿地,山林地等地域中拥有巨大的资源,要探测和利用且要尽可能少的破坏环境,足式机器人以其固有的移动优势成为野外探测工作的首选,另外,如海底和极地的科学考察和探索,足式机器人也具有明显的优势,因而足式机器人的研究得到世界各国的广泛重视。

现研制成功的足式机器人有1足,2足,4足,6足,8足等系列,大于8足的研究很少。

曾长期作为人类主要交通工具的马,牛,驴,骆驼等四足动物因其优越的野外行走能力和负载能力自然是人们研究足式机器人的重点仿生对象。

因而四足机器人在足式机器人中占有很大的比例。

长期从事足式机器人研究的日本东京工业大学的広濑茂男等学者认为:从稳定性和控制难易程度及制造成本等方面综合考虑,四足机是最佳的足式机器人形式[1],四足机器人的研究深具社会意义和实用价值。

2. 国内外四足机器人研究历史与现状四足机器人的研究可分为早期探索和现代自主机器人研究两个阶段。

2.1 四足机器的早期探索中国古代的“木牛流马”以及国外十九世纪由Rygg设计的“机械马”,是人类对足式行走行机器的早期探索。

而Muybridge在1899年用连续摄影的方法研究动物的行走步态,则是人们研究足式机器人的开端。

20世纪60年代,机器人进入了以机械和液压控制实现运动的发展阶段。

美国学者Shigley(1960)和Baldwin(1966)都使用凸轮连杆机构设计了机动的步行车[2]。

这一阶段的研究成果最具代表性的是美国的Mosher于1968年设计的四足车“Walking Truck” [3](图1)。

图1 Walking truck80年代,随着计算机技术和机器人控制技术的广泛研究和应用,真正进入了具有自主行为的现代足式机器人的广泛研究阶段。

2.2 现代自主四足机器人研究现状以微型计算机技术广泛应用为标志的现代四足机器人的研究和应用受到世界广泛的关注。

现代四足机器人研究最系统和取得研究成果最多的是日本东京工业大学的広濑茂男等领导的広癞·福田机器人研究室(HIROSE·FUKUSHIMA ROBTICS LAB),该实验室从80年代开始四足机的研究,持续研究20多年,共试制成功3个系列、12款四足机器人。

发表相关研究论文172篇[4]。

其它如美国的MIT,卡耐基梅隆大学,加拿大,德国,法国,新加坡,韩国等国家均有四足机器人样机研制成功。

国内也进行了四足机器人的基础研究和试验研究,如吉林工业大学,北京航空航天大学、上海交通大学,哈尔滨工业大学,中国科技大学等单位。

表1列出了国内外主要从事研究四足机的单位和其研制的典型样机型。

表1 国内外部分四足机器人研究机构和代表机器人一览表2.3 国外研制的典型样机及主要技术特征四足机器人研究的代表是日本东京工业大学的広濑·福田机器人研究实验室。

从80年开始至今已研制出3个系列12款四足机器人。

第一代四足移动机器人KUMO-I外形似长腿蜘蛛(图2),它是世界上第一个具有自主行走的现代足式机器人[5]。

随后研制成功世界上第一个能上下爬行楼梯的四足机器人PV-II(图3)。

之后研制成功两款NINJA系列爬壁系列机器人和8款TITAN系列以野外探测和挖掘地雷为使用目标的机器人。

其中最有代表性的是TITAN系列机器人TITAN—VIII[6](图4)。

该款机器人的软硬件齐全,功能比较完备,具有多种运动步态选择。

在该上机配套先进而完整的专门针对四足移动机器人开发的操作系统VK-I,因而该机器人特别适合于教学研究用。

整机售出约5O多套给日本的多个大学和研究所及世界很多研究机构作为基础研究和应用研究的平台。

其基本参数:每足具有3个自由度,其中大腿关节具有前后转动和上下转动2个自由度,膝关节具有一个上下转动自由度。

采用新型的电机驱动和绳传动,质量约4O kg,有效负载5~7 kg,行走速度决定于负载情况,一般在0.3~0.9m/s之间变化。

另一款有特点的机型是9O年代研制成功TITAN-Ⅵ型,该步行机采用新型的直动型腿机构,避免了上楼梯过程中腿间的干涉,并采用2段变速驱动机构,对腿的支撑相和摆动相分别进行驱动,能以50 mm/s的速度,在倾角为3O°~4O°楼梯上步行。

9O年代広濑茂男等研制成功壁面全方位移动系列机器人NINJA-I(图5)及NINJA-II,NINJA-I的每条腿由3自由度的平行连杆机构构成,长、宽、高分别为:1800mm,500mm,400mm,质量45kg,各关节轴由12个4Ow 的直流电机驱动,每个脚底的吸盘被分为20个小吸盘,产生大约1500N的吸力,上升速度为48cm/min,横向移动速度为96cm/min.能在壁面及天花板上全方位移动。

近年研制成功的典型四足机器人是TITAN-IX[7](图6)。

为适应如此复杂的任务,专门研制了更先进的机器人操作控制系统VK-II。

截至目前,広濑·福田研究室已研制出第12款机器人TITAN-XI[8]。

表2 広濑·福田研究室研究的典型四足机器人图2 KUMO-I 图3 PV-II 图4 TITAN-VIII图5 NINJA-I 图6 TITAN-XI 图7 Patrush-II图8 Tekken-IV 图9 BigDog 图10 LittleDog另外,日本电气通信大学的木村浩(Hiroshi Kimura)等研制成功很有特点的两个系列四足步行机器人Patrush系列和Tekken系列。

二代Patrush-II(图7),用两个微处理机控制,采用瑞士Maxon直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘,每只脚安装了两个微开关。

最具有创新性的成果是采用基于神经振荡子模型CPG(Central Pattern Generator)的控制策略[9,10]。

而CPG是足式机器人近10年来在控制方面取得的最具突破性成果[11]。

2000-2003年研制成功具有宠物狗外形的机器人Tekken系列的第四代,Tekken3和Tekken4采用了新颖的机构设计和激光导航系统[12],该系列继承了Patrush系列的优点。

第四代Tekken-IV(图8)用一台PC机系统控制,瑞士Maxon直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘、陀螺仪、倾角计和触觉传感器。

控制系统也采用基于神经振荡子模型的CPG控制器和反射机制构成的系统,其中基于CPG的控制器用于生成机体和四条腿的节律运动,而反射机制通过传感器信号的反馈,来改变CPG的周期和相位输出。

Tekken4 能够实现不规则地面的自适应动态步行,显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的优点。

Tekken 系列另一特点是利用了激光和CCD摄像机导航,成功的实现在封闭回廊中无碰快速行走,且可以辨别和避让前方存在的人和动物。

日本进行四足机器人研究的还有日本东北大学。

1992年,日本东北大学的木村浩(Hiroshi Kimura)、中野泶二等研究开发出具有四腿和两轮分别独立移动的混合步行机器人Chariot-I,2004年,开发出腿轮移动机器人Chariot-III”,并对其进行步态及控制方面的研究。

2005年,他们开发供高龄人、残疾人等步行困难者使用的步行机器人Chariot-IV。

该步行机具有较高机动性和不平地面步行的稳定性,可自如地上下台阶。

另外还有日本的空气动力实验室(Kyoto Univ.Tsuchiya Lab)也在研究四足机[13]。

美国的MIT Leg Lab实验室早在1986年研制完成了一款四足机器人。

美国的四足机的典型代表是卡耐基美隆大学的Boston dynamics实验室研制的BigDog(图9)和LittleDog(图10)。

BigDog是最像仿生对象的仿生机器人,外形和体特比例很像一头凶猛的猎犬,负载52KG 的重量能够在粗糙的瓦砾地面或泥泞地面以不同步态自如行走,野外行走能力很强。

最大的特点是具有较强的机体平衡能力,在剧烈的侧面冲击作用下,能保持平衡而不倒。

在卡耐基.梅隆大学2006.11.3 的机器人学术报告会上,Martin Buehler(Director of Robotics Boston Dynamics)称,已列入计划将BigDog的四足机器人深入研究,使其性能达到能走、跑、平衡、爬行等动态移动、运载货物、识别粗糙地形能力、自主控制能力等方面达到一个新的水平[14]。

加拿大McGill 大学智能机器中心(Centre for intelligent Machines McGill University)Ambulatory 机器人技术实验室(Ambulatory Robotics Lab)研制了两代四足机器人Scout-I 和Scout-II[15],Scout-I主要用来进行行走控制,每条腿只有l个自由度,且髋部只有1个驱动器.尽管其机械结构简单,动态稳定性却很令人满意;Scout-II是自主型奔跑机器人,每条腿的髋部仍只有1个驱动器,不同的是,每条腿具有两个自由度。

控制器只需改变4个参数(前腿和后腿的触地力矩和触地角度)的设置就可以控制机器人的运动。

德国1998年开发的四足机器人BISAM。

该机器人结构由主体、4条腿和头部组成。

机器人总重14.5kg,内部装有微控制器、处理器、电池及立体摄像头。

法国的Bourges (France)大学也研制成功SILO4系列四足机器人。

韩国School of Mechanical Engineering Sungkyunkwan University设计完成一款四足爬墙机器人MRW ALLSPECT-III,并完成了从地面到墙壁的行走试验[16]。

2.4 国内四足机研究概况我国四足移动机器人的研究从80年代开始,也取得了一系列的成果,积累了一定的研究经验,研制成功一批四足机器人样机。

吉林工业大学从2O世纪7O年代开始,由陈秉聪教授和庄继德教授分别带领的两个研究小组,开始进行非常规行走机构的研究。

1985年,陆怀民博士研制出一台具有两条平行四边形腿的步行机耕船试验台车,在土槽试验中表现出较高的牵引效率,主要用于无硬底层的水田耕作[17]。

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