多足步行机器人概况

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双足行走机器人知识点总结

双足行走机器人知识点总结

双足行走机器人知识点总结一、概述双足行走机器人是一种仿生机器人,模拟人类的行走方式,具有独特的工作原理和技术特点。

双足行走机器人的出现,不仅是人工智能和机器人技术的进步,也是对人类步行机理的深入研究和模拟。

双足行走机器人在军事、医疗、救援、娱乐等领域有着广泛的应用前景,具有较高的研究和开发价值。

本文将对双足行走机器人的相关知识点进行总结,包括其工作原理、技术特点、应用领域、研究进展等方面的内容。

二、工作原理双足行走机器人的工作原理主要包括下面几个方面:1. 仿生学原理双足行走机器人的设计初衷是模拟人类的行走方式,因此其工作原理主要受到仿生学的影响。

通过对人类步行过程和髋关节、膝关节等关节运动原理的研究,获得了双足行走机器人的灵感和设计方向。

2. 动力学原理双足行走机器人的行走是由电动机、液压系统或气动系统提供动力,通过控制步进和踢腿的方式,实现机器人步态的模拟。

通过对机械结构的精确设计和动力学方程的优化计算,提高了双足行走机器人的步行效率和稳定性。

3. 控制原理双足行走机器人的控制系统是其核心技术之一,包括硬件控制和软件控制两方面。

在硬件控制方面,采用传感器检测地面状态和机器人姿态,实现对机器人动作的精确控制;在软件控制方面,采用运动规划和动力学优化算法,实现机器人稳定行走和适应不同地形的能力。

4. 感知与决策双足行走机器人的感知与决策系统是其智能化的重要组成部分,包括视觉、声音、激光雷达等传感器,以及路径规划、障碍避障等决策算法。

通过对环境信息的感知和对行为的决策,实现双足行走机器人在复杂环境中的稳定行走和智能导航。

三、技术特点双足行走机器人具有以下技术特点:1. 多关节结构双足行走机器人与传统的轮式机器人相比,具有更加复杂的多关节结构,可以实现更加灵活的步态和更加复杂的动作。

通过对关节结构和驱动方式的优化设计,提高了机器人的运动性能和动态稳定性。

2. 动力系统双足行走机器人的动力系统包括电动机、液压系统或气动系统,可以实现不同的步态演示和负重运输。

双足机器人步行原理

双足机器人步行原理

双足机器人步行原理双足机器人作为一种具有高度仿生性的机器人,其步行原理是其设计和运动的核心。

双足机器人的步行原理主要包括步态规划、动力学控制和传感器反馈三个方面。

下面将对这三个方面逐一进行介绍。

首先,步态规划是双足机器人步行的基础。

在步态规划中,需要确定双足机器人的步行轨迹、步频和步幅。

通过对双足机器人的步行轨迹进行规划,可以确保机器人在行走过程中保持平衡,避免摔倒和碰撞。

而步频和步幅的规划则可以使机器人在行走过程中保持稳定的速度和节奏。

通过合理的步态规划,双足机器人可以实现稳定、高效的步行运动。

其次,动力学控制是双足机器人步行的关键。

在动力学控制中,需要考虑双足机器人的力学特性和运动学特性,以实现对机器人步行过程中的力和力矩的精确控制。

动力学控制可以通过对双足机器人的关节和驱动器进行精确的控制,使机器人在行走过程中保持平衡和稳定。

同时,动力学控制还可以实现双足机器人在不同地形和环境中的适应性,使其能够应对各种复杂的行走场景。

最后,传感器反馈是双足机器人步行的重要保障。

通过搭载各种传感器,如惯性传感器、视觉传感器、力觉传感器等,可以实时获取双足机器人的姿态、速度、力和力矩等信息,从而为动力学控制提供准确的反馈。

传感器反馈可以使双足机器人实现实时的自适应控制,及时调整步行姿态和步行速度,保证机器人在行走过程中保持稳定和安全。

综上所述,双足机器人的步行原理涉及步态规划、动力学控制和传感器反馈三个方面,通过这三个方面的协同作用,可以实现双足机器人稳定、高效的步行运动。

未来,随着步行机器人技术的不断发展和完善,相信双足机器人将在更广泛的领域发挥重要作用,为人类生活和工作带来更多的便利和可能。

四足步行机器人结构设计分析

四足步行机器人结构设计分析

四足步行机器人结构设计分析【摘要】四足步行机器人是一种重要的机器人形态,具有灵活性和稳定性。

本文主要分析了四足步行机器人的结构设计,并探讨了其运动原理和关键技术。

通过对四足步行机器人的功能、优势、结构组成以及发展趋势的分析,揭示了其在各种应用场景中的潜力和重要性。

研究发现,四足步行机器人结构设计的关键技术对于其性能和效率至关重要。

未来工作应重点关注四足步行机器人结构设计的创新和优化,以满足不同领域的需求。

通过本文的分析和总结,可以为四足步行机器人结构设计提供参考和指导,促进其在工业生产、救灾等领域的应用。

【关键词】四足步行机器人、结构设计、分析、功能、优势、组成、运动原理、关键技术、发展趋势、重要性、研究方向、未来、结语1. 引言1.1 四足步行机器人结构设计分析的重要性四足步行机器人结构设计的优化可以提高机器人的工作效率和性能,使其在工业生产、救援和军事等领域中发挥更大的作用。

通过对机器人结构设计的详细分析,可以找出其优势和不足之处,为进一步改进和提升机器人性能提供参考和指导。

四足步行机器人结构设计分析的重要性在于为机器人的进一步发展提供了重要的理论依据和实践指导,可以不断改进和完善机器人的结构设计,提高其性能和适应性,推动机器人技术的发展和应用。

对四足步行机器人结构设计的深入分析是十分必要和重要的。

1.2 研究背景四足步行机器人是一种模仿动物四肢行走的机器人,具有很高的灵活性和适应性,可以在各种复杂环境下执行任务。

随着人工智能和机器人技术的迅速发展,四足步行机器人在军事、救援、探险等领域具有广阔的应用前景。

要实现四足步行机器人的高效运动和稳定性,必须对其结构进行合理设计和优化。

当前,关于四足步行机器人结构设计的研究主要集中在结构组成、运动原理、关键技术和发展趋势等方面。

通过对四足步行机器人结构的深入分析和探讨,可以更好地了解其运动机理和设计原理,为提高其运动性能和稳定性提供有效的指导和支持。

四足步行机器人结构设计分析

四足步行机器人结构设计分析

四足步行机器人结构设计分析四足步行机器人是一种仿生机器人,以动物的四足行走方式为原型,采用四条腿进行移动。

在机器人的设计过程中,结构设计是非常重要的一环。

本文将从机器人的结构设计分析角度,对四足步行机器人的结构进行详细讨论。

四足步行机器人的结构设计要考虑机器人的外形和尺寸。

机器人的外形应该尽可能地接近真实动物四足的形态,这有助于机器人在不同环境中进行步行。

机器人的尺寸要适中,既不能太大以限制机器人的移动能力,又不能太小以限制机器人携带和执行任务的能力。

四足步行机器人的结构设计要考虑机器人的材料选择。

机器人的各个零部件需要选择轻量、强度高、耐磨损的材料,以确保机器人在长时间使用过程中不会出现结构破损或零部件失效的情况。

常见的材料选择包括碳纤维复合材料、钛合金等。

四足步行机器人的结构设计要考虑机器人的关节设计。

机器人的关节部分是机器人进行步行和运动的关键部分,要确保关节的灵活度和可控性。

关节部分的设计要考虑到机器人的运动范围和力量传递的需求,要能够实现机器人在不同地形和环境中的步行和运动。

四足步行机器人的结构设计还包括机器人的传动系统和感知系统。

机器人的传动系统用于控制机器人的四条腿进行步行和运动,传动系统需要设计合理,能够提供足够的力量和控制精度。

机器人的感知系统用于感知环境和障碍物,为机器人的导航和避障提供支持,感知系统的设计需要结合机器人的结构和任务需求进行。

四足步行机器人的结构设计还要考虑机器人的电源和控制系统。

机器人需要稳定可靠的电源供给,以保证机器人在执行任务过程中不会因电量不足而停止工作。

机器人的控制系统需要能够对机器人的步行和运动进行精确控制,实现机器人的稳定行走和任务完成。

四足步行机器人的结构设计是一项复杂而关键的工作。

在设计过程中需要考虑机器人的外形和尺寸、材料选择、关节设计、传动系统和感知系统、电源和控制系统等多个方面。

通过合理的设计,可以实现机器人在不同环境和任务中的稳定步行和运动。

四足步行机器人结构设计分析

四足步行机器人结构设计分析

四足步行机器人结构设计分析四足步行机器人是一种模仿动物四肢行走方式的机械装置,在近年来得到了广泛的关注和研究。

四足步行机器人的结构设计是其性能表现的关键,本文将针对四足步行机器人的结构设计进行分析和讨论。

一、四足步行机器人的基本结构四足步行机器人通常由机械结构、传动系统、传感器系统和控制系统四个部分组成。

1. 机械结构:四足步行机器人的机械结构是其最基本的组成部分,也是承载整个机器人重量和提供运动支撑的关键。

一般来说,四足步行机器人的机械结构应具备良好的稳定性、强度和刚度,以保证机器人在行走过程中能够稳定地支撑自身重量,并克服外部环境的摩擦力和阻力。

2. 传动系统:四足步行机器人的传动系统用于实现机器人四肢的运动控制,一般采用电机和液压缸等执行机构作为驱动装置,并通过传动装置将动力传递到机器人的四肢上。

传动系统的设计应保证机器人在行走过程中能够实现灵活的步态控制和高效的动力传递,以提高机器人的运动性能和适应性。

3. 传感器系统:四足步行机器人的传感器系统用于获取机器人周围环境的信息,并将其反馈到控制系统中进行处理和分析。

常用的传感器包括摄像头、激光雷达、惯性测量单元等,用于实现机器人的环境感知和自主导航能力。

4. 控制系统:四足步行机器人的控制系统用于实现对机器人运动和姿态的精确控制,一般包括运动控制、姿态控制和步态规划等功能。

控制系统的设计应保证机器人能够实现稳定、高效的步行运动,并具备一定的自主导航和应急反应能力。

二、四足步行机器人的结构设计要点1. 机械结构设计要点(1)结构设计要具备足够的稳定性和刚度,以支撑机器人的重量和提供稳定的运动平台。

(2)结构设计要符合机器人的运动特性和应用环境,以保证机器人在各种复杂地形下能够稳定行走。

(3)结构设计要考虑机器人的组装和维护便捷性,以提高机器人的可靠性和可维护性。

2. 传动系统设计要点(1)传动系统设计要具备高效的动力传递和快速的响应性能,以实现机器人的灵活运动控制。

双足机器人活动背景

双足机器人活动背景

双足机器人活动背景(原创版)目录1.引言:介绍双足机器人活动背景的概述2.双足机器人的定义与特点3.双足机器人活动的意义4.我国双足机器人活动的发展状况5.结论:对双足机器人活动背景进行总结正文【引言】在科技日新月异的时代,机器人技术作为一项新兴技术,在我国得到了广泛的关注和发展。

其中,双足机器人作为机器人领域的一个重要分支,其活动背景备受瞩目。

本文将围绕双足机器人活动背景展开讨论,分析双足机器人的定义与特点,活动的意义,以及我国在这一领域的发展状况。

【双足机器人的定义与特点】双足机器人,顾名思义,是指拥有两条腿的机器人。

这种机器人在结构上模仿了人类的双腿结构,因此具有较高的行走稳定性和适应性。

双足机器人的特点包括:1.结构特点:双足机器人拥有类似于人类的双腿结构,包括髋关节、膝关节和踝关节等,可以实现类似于人类的行走、跑步和跳跃等动作。

2.行走稳定性:双足机器人在行走过程中,可以通过调整两条腿的姿态和力量来保持身体平衡,具有较好的抗干扰能力。

3.适应性:双足机器人能够在不同地形和环境中行走,具有一定的攀爬和跳跃能力,可以适应各种复杂环境。

【双足机器人活动的意义】双足机器人活动的意义主要体现在以下几个方面:1.科学研究价值:双足机器人的研究有助于深入了解人类行走和运动控制机制,对于解析人类生理学和神经科学等领域具有重要意义。

2.技术创新:双足机器人的研究和应用可以推动机器人技术、控制技术、传感器技术等多领域技术的发展和创新。

3.实际应用前景:双足机器人在救援、勘探、物流等领域具有广泛的应用前景,可以为人类提供有力支持。

【我国双足机器人活动的发展状况】我国在双足机器人领域的研究与应用取得了显著成果。

近年来,我国科研团队在双足机器人的结构设计、控制策略、传感器技术等方面取得了一系列重要突破。

此外,我国双足机器人已经在一些实际场景中得到了应用,如救援现场、博物馆导览等。

【结论】双足机器人活动背景具有广泛的科学研究价值、技术创新潜力和实际应用前景。

2024年步行机器人市场环境分析

2024年步行机器人市场环境分析

2024年步行机器人市场环境分析1. 引言步行机器人是一种能够模拟人类行走动作的机器人,主要用于智能物流、配送、安防等领域。

近年来,随着人工智能技术和机器人技术的发展,步行机器人市场迅速崛起。

本文将对步行机器人市场环境进行分析,探讨市场规模、竞争格局以及发展趋势。

2. 市场规模步行机器人市场近年来呈现出快速增长的趋势。

根据市场研究机构的数据显示,全球步行机器人市场在2020年达到了100亿美元,预计未来几年将以年均20%的增长率继续增长。

这主要得益于物流行业的发展,以及步行机器人在配送和运输领域的广泛应用。

3. 竞争格局步行机器人市场竞争激烈,主要来自于国内外众多的科技公司和机器人制造商。

目前,国际知名的步行机器人制造商包括波士顿动力、ANYbotics、迈阿密机器人等。

这些公司通过不断创新和技术升级,不仅提高了步行机器人的性能和可靠性,还推出了多款适用于不同领域的机器人产品。

在国内市场,步行机器人厂商也逐渐崛起。

例如,中国的科沃斯公司和小米生态链企业罗辑思维均推出了自己的步行机器人产品。

这些厂商通过技术创新和降低成本,进一步推动了市场的发展。

4. 发展趋势未来步行机器人市场有着广阔的发展前景,并呈现出以下几个重要的趋势:4.1 技术创新步行机器人市场在技术方面仍有很大的发展空间。

目前,步行机器人主要依赖于传感器和人工智能技术实现自主导航和避障。

未来,随着相关技术的不断突破,步行机器人将会更加智能化,并能够应对更复杂的环境和任务。

4.2 垂直应用拓展步行机器人的应用领域将逐渐拓展到更多的垂直市场。

除了物流和配送领域,步行机器人还可以应用于零售、医疗、安防等行业。

随着这些领域的需求不断增加,步行机器人市场将进一步扩大。

4.3 部署规模的增加随着步行机器人在实际应用中的验证和成功案例的增加,越来越多的企业和组织将开始采用步行机器人来提升工作效率和服务质量。

这将进一步推动步行机器人市场的规模增长。

5. 总结步行机器人市场在技术创新、垂直应用拓展和部署规模增加等方面呈现出良好的发展态势。

多足步行机器人的研究现状及展望

多足步行机器人的研究现状及展望

多足步行机器人的研究现状及展望3雷静桃,高峰,崔莹(北京航空航天大学汽车工程系,北京 100083)摘要:对美国、日本等机器人研究大国及我国的多足步行机器人研究发展进行了综述,对多足步行机器人亟需解决的问题进行了论述,并对未来可能的研究发展方向进行了展望。

关键词:多足;步行机器人;研究现状;展望中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2006)09-0001-03 步行机器人(walking robot ,legged robot )或步行车辆(walking vehicle )简称步行机,是一种智能型机器人,它是涉及到生物科学、仿生学、机构学、传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技。

在崎岖路面上,步行车辆优于轮式或履带式车辆。

腿式系统有很大的优越性[1]:较好的机动性,崎岖路面上乘坐的舒适性,对地形的适应能力强。

所以,这类机器人在军事运输、海底探测、矿山开采、星球探测、残疾人的轮椅、教育及娱乐等众多行业,有非常广阔的应用前景,多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。

1 美国多足步行机器人的发展近况1990年,美国卡内基-梅隆大学研制出用于外星探测的六足步行机器人AMBL ER [2],如图1所示。

该机器人采用了新型的腿机构,由一个在水平面内运动的旋转杆和在垂直平面内作直线运动的伸展杆组成,两杆正交。

该机器人由一台32位的处理机来规划系统运动路线、控制运动和监视系统的状态,所用传感器包括激光测距扫描仪、彩色摄像机、惯性基准装置和触觉传感器。

总质量为3180kg ,由于体积和质量太大,最终没被用于行星探测计划。

1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DAN TE ,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察,其改进型DAN TE -II 也在实际中得到了应用[3],如图2所示。

1994年,DAN TE -II 对距离安克雷奇145km 的斯伯火山进行了考察,传回了各种数据及图像。

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多足步行机器人概况摘要:本文介绍了多足步行机器人的发展阶段,指出了其的优点,详细的介绍国内外多足机器人的发展状况,纵观国内外的发展成果,指出多足机器人的发展趋势及存在的问题。

关键词:多足步行机器人,趋势,问题Overview of Multi-legged Walking Robots (School of Electrical Engineering and Automation , Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract:This article describes the development of multi-legged walking robots, points out the advantages, describs the development of domestic and foreign multi-legged robots’ situation in detail. looking at the fruits of development at home and abroad, we points out the development trends of multi-legged robots and existing problems.Key words:Multi-legged Walking Robots, trends, problems1.引言多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构,是模仿多足动物运动形式的特种机器人,是一种智能型机器人,它是涉及到生物科学、仿生学、机构学、传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技。

所谓多足一般指四足及四足其以上,常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。

步行机器人历经百年的发展,取得了长足的进步,归纳起来主要经历以下几个阶段:第一阶段,以机械和液压控制实现运动的机器人。

第二阶段,以电子计算机技术控制的机器人。

第三阶段,多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。

与其他行走方式相比,足式行走机器人的优点[1]:第一,足式机器人的运动轨迹是一系列离散的足印,轮式和履带式机器人的则是一条条连续的辙迹。

崎岖地形中往往含有岩石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物,可以稳定支撑机器人的连续路径十分有限,这意味着轮式和履带式机器人在这种地形中已经不适用。

而足式机器人运动时只需要离散的点接触地面,对这种地形的适应性较强,正因为如此,足式机器人对环境的破坏程度也较小。

第二,足式机器人的腿部具有多个自由度,使运动的灵活性大大增强。

它可以通过调节腿的长度保持身体水平,也可以通过调节腿的伸展程度调整重心的位置,因此不易翻倒,稳定性更高。

第三,足式机器人的身体与地面是分离的,这种机械结构的优点在于,机器人的身体可以平稳地运动而不必考虑地面的粗糙程度和腿的放置位置。

当机器人需要携带科学仪器和工具工作时,首先将腿部固定,然后精确控制身体在三维空间中的运动,就可以达到对对象进行操作的目的。

2.研究主要成果2.1国内多足步行机器人的研究成果:1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM系列[2]四足步行机器人。

JTUWM-III 是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服电机分别驱动。

在进行步态研究的基础上,通过对3个自由度的协调控制,可完成单腿在空间的移动。

该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统,JTUWM-III以对角步态行走,脚底装有PVDF测力传感器,利用人工神经网络和模糊算法相结合,采用力和位置混合控制,实现了四足步行机器人JTUWM-III的慢速动态行走,极限步速为1.7km/h。

为了提高步行速度,将弹性步行机构应用于该四足步行机器人,产生缓冲和储能效果。

2000年,上海交通大学马培荪等对第一代形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人进行改进,开发出具有全方位运动能力的微型双三足步行机器人MDTWR[3],如图1所示。

其第一代的每条腿只有2个自由度,无法实现机器人的转向,只能进行直线式静态步行,平均行走速度为1mm/s。

将机体的主体部分进行改进设计,由上下两层相互平行的三叉支架组成,将六足改进为双三足,引入身体转动关节,采用新型的组合偏动SMA驱动器,使新一代的微型双三足步行机器人MDTWR具有全方位运动能力。

图1 MDTWR双三足步行机器人2002年,上海交通大学的颜国正、徐小云等进行微型六足仿生机器人[4]的研究,如图2所示。

该步行机器人外形尺寸为:长30mm,宽40mm,高20mm,质量仅为6.3kg,步行速度为3mm/s。

他们在分析六足昆虫运动机理的基础上,利用连杆曲线图谱确定行走机构的尺寸,采用微型直流电机、蜗轮蜗杆减速机构和皮带传动机构,在步态和稳定性分析的基础上,进行控制系统软、硬件设计,步行实验结果表明,该机器人具有较好的机动性。

图2 微型六足仿生机器人2003年哈尔滨工程大学的孟庆鑫、袁鹏等进行了两栖仿生机器蟹的研究[5],从两栖仿生机器蟹的方案设计到控制框架构建,研究了多足步行机的单足周期运动规律,提出适合于两栖仿生机器蟹的单足运动路线规划方法,并从仿生学角度研究了周期性节律性的多足步行运动的控制问题,建立了生成周期运动的神经振荡子模型。

2.2 国外多足步行机器人的研究成果1990年,美国卡内基-梅隆大学研制出用于外星探测的六足步行机器人AMBLER[6],如图3所示。

该机器人采用了新型的腿机构,由一个在水平面内运动的旋转杆和在垂直平面内作直线运动的伸展杆组成,两杆正交。

该机器人由一台32位的处理机来规划系统运动路线、控制运动和监视系统的状态,所用传感器包括激光测距扫描仪、彩色摄像机、惯性基准装置和触觉传感器。

总质量为3,180kg,由于体积和质量太大,最终没被用于行星探测计划。

图3 六足步行机器人AMBLER1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE[7],用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察,其改进型DANTE-II也在实际中得到了应用,如图4所示。

1994年,DANTE-II对距离安克雷奇145 km的斯伯火山进行了考察,传回了各种数据及图像。

图4 八足步行机器人DANTE-II1996~2000年,美国罗克威尔公司在DARPA资助下,研制自主水下步行机ALUV[8](Autonomous Legged Underwater Vehicle),如图5所示。

该步行机模仿螃蟹的外形,每条腿有两个自由度,具有两栖运动性能,可以隐藏在海浪下面,在水中步行,当风浪太大时,将脚埋入沙中。

它的脚底装有传感器,用于探测岸边的地雷,当它遇到水雷时,自己爆炸同时引爆水雷。

图5 自主水下步行机ALUV在对昆虫步态进行研究的基础上,2000年美国研制出六足仿生步行机器人Biobot[9],如图6所示。

为了像昆虫那样在凸凹不平地面上仍能高速和灵活步行,采用气动人工肌肉的方式,压缩空气由步行机上部的管子传输,并由气动作动器驱动各关节,使用独特的机构来模仿肌肉的特性。

与电机驱动相比,该作动器能提供更大的力和更高的速度。

图6 六足仿生步行机器人Biobot2008年,美国科学家最新研制的ATHLETE(全地形六足地外探测器)机器人,如图7所示。

对于未来月球基地建设和发展充当着至关重要的角色。

美国宇航局指出,ATHLETE机器人顶部可放置15吨重的月球基地装置,它可以在月球上任意移动,能够抵达任何目的地。

当在水平表面上时,ATHLETE机器人的车轮可加快行进速度;当遇到复杂的地形时,其灵活的6个爪子可以应付各种地形。

图7全地形六足地外探测器ATHLETE日本对多足步行机的研究从20世纪80年代开始,并不断进行着技术创新,随着计算机和控制技术的发展,其机械结构由复杂到简单,其功能由单一功能到组合功能,并已研究出各种类型的步行机。

主要有四足步行机、爬壁机器人、腿轮分离型步行机器人和手脚统一型步行机器人。

1994年,日本电气通信大学的木村浩(Hiroshi Kimura)等研制成功四足步行机器人Patrush-II[10],如图8所示。

该机器人用两个微处理机控制,采用直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘,每只脚安装了两个微开关,采用基于神经振荡子模型CPG(Central Pattern Generator)的控制策略,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特点。

图8步行机器人Patrush-II2000~2003年,日本的木村浩等又研制成功四足步行机器人Tekken[10],如图9所示。

该机器人用一台PC机系统控制,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,并安装了陀螺仪、倾角计和触觉传感器。

采用基于神经振荡子模型的CPG 控制器和反射机制构成的控制系统,其中CPG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,Tekken能适应中等不规则表面的自适应步行。

图9 步行机器人Tekken3.发展趋势未来多足步行机器人的研究方向有如下几个方面[10]:(1)足轮组合式步行机器人。

足式移动机器人地形适应能力强,能越过大的壕沟和台阶,其缺点是速度和效率均比较低。

目前,足式移动机器人系统应用行星探测仍然是很困难的。

足轮组合式步行机器人综合了足式和轮式机器人的优点,具有较强的地形适应能力、较好的稳定性和较高的能量效率。

特别适合用于行星探测,在无法确定待探测地表状态的情况下,采用足轮组合式步行机器人可提高步行速度和效率。

在松软或者崎岖不平的行星地表,采用足轮组合式显示出优越性,在坚硬且较平坦的地表,由于没有土壤变形引起的阻力,采用轮式结构可有效提高其运动速度。

(2)微小型步行机器人。

微型化是工业发展的必然趋势之一,是高技术成果的结晶。

日本已研制出外形为:8.6mm×9.3mm×7.2mm的微型行走机器人。

微型步行机器人有广阔的应用前景,如可将数以千计的微型步行机器人散布在星球上进行探测;在考古研究中,该种机器人可步行进入狭小的空间内采集样品等;可在狭小的空间如管道内行走、作业和维修等。

(3)仿生步行机器人。

在步行机的腿上安装弹性装置或采用人工肌肉等柔性腿,就是结构仿生的体现,采用形状记忆合金驱动是材料仿生的体现。

目前的步行机器人还远未达到像多足昆虫那样的步行机动性和灵活性,存在步行速度低,效率差等问题。

进一步深入研究功能、控制和群体仿生,提高步行机器人的速度和灵活性,充分实现多足步行机器人的优点,是今后研究步行机器人的重点之一。

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