移動機器人與運動方式
腿式移動
腿式移動,是讓機器人靠帶關節的腿——抬起、擺動、落腳——來四處行走,就像你、一隻狗或一隻蜘蛛那樣移動,而不是用輪子或履帶滾動。每條腿都像一隻帶著好幾個關節的小手臂,於是機器人能抬起一隻腳,讓它在空中向前伸,再把它放到自己挑好的位置上。正因為腳只在一個個分散、被選定的點上接觸地面,這台機器才能跨過一道縫、踩上一塊石頭、登上一級台階,而不需要腳下有一片平滑連續的地面。
這種「挑選落腳點」的能力,正是腿式移動的關鍵所在:輪子需要一條不間斷的通路,而腿只需要零散的安全落點,所以在碎石堆、林間地面、樓梯和破碎地形這些會讓輪子卡住的地方,腿式機器人就大顯身手。換來這份自由的代價,是難度。機器人必須不停地盤算每一隻腳該落在哪裡、如何轉移體重,以及在一條或多條腿離地時怎樣保持平衡,同時還要把許多馬達一起協調好。這使得腿式機器比輪式機器難造、難控得多,也正因如此,它們花了更長的時間才變得實用。
工程師通常用腿的數量來描述這種設計:兩條腿(雙足,像人)、四條腿(四足,像狗)、六條腿(六足,像昆蟲),還有更多。腿越少,機器就越輕、越靈活,但越難平衡;腿越多,平衡越容易,但重量更大、要協調的馬達也更多。各條腿輪流邁動所遵循的模式,叫作步態。
波士頓動力的四足機器人 Spot,能登上工地的樓梯,並透過挑選每隻腳的落點跨過散亂的管子和碎石——這是同一工地上的輪式小車永遠做不到的事。
離散的落腳點,讓腿能穿越那些會讓輪子徹底卡住的地形。
在平地上,輪子更簡單、效率也高得多;腿之所以占上風,主要是在崎嶇、破碎、或佈滿輪子無法越過的障礙的地形上。
又稱
另見