多足步行机器人
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
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。
1.2足运动方式的优点
1.机动性 2.平稳性 3.不平地面或松软地方高速性和低功耗
二、国内外研究成果
2.1国内成果
1.1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM系列。 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。该机器 人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统, JTUWMIII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1.7 km/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。
多足行走机器人
一、简介
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, 是一种足式移动机构。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 。
1.1发展阶段
1.以机械和液压控制实现运动的机器人。 2.以电子计算机技术控制的机器人。 3.多功能性和自主性机器人
三、发展趋势
1.腿轮组合式步行机器人 2.微小型步行机器人 3.仿生步行机器人
四、存在问题
1.多足步行机器人的体积和重量 2.多足步行机器人视觉 3.步行敏捷性 4.多足步行机器人的控制方法
2.2000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。
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 1 mm/s。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。
2.1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的 八足步行机器人DANTE。
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2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。
3.1996~2000年,美国罗克威尔公司在DARPA 资助下,研制自主水下步行机ALUV (Autonomous Legged Underwater Vehicle) 。
3.2002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的研究 。
该机器人长30 mm,宽40 mm, 高20 mm,质量仅为6.3 kg, 步行速度为3 mm/s。
3.国外研究成果
1.1990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。
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。总质 量为3 180 kg,由于体积和质量 太大,最终没被用于行星探测计 划。
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。
4. 2000年美国伊利诺斯大学的Delcomyn和 Nelson研制出六足仿生步行机器人Biobot。
6.1994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 。
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。
7.2000~2003年,日本的木村浩等又研制成功四 足步行机器人Tekken 。
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。
