移动机器人与运动方式
腿式移动
腿式移动,是让机器人靠带关节的腿——抬起、摆动、落脚——来四处行走,就像你、一只狗或一只蜘蛛那样移动,而不是用轮子或履带滚动。每条腿都像一只带着好几个关节的小手臂,于是机器人能抬起一只脚,让它在空中向前伸,再把它放到自己挑好的位置上。正因为脚只在一个个分散、被选定的点上接触地面,这台机器才能跨过一道缝、踩上一块石头、登上一级台阶,而不需要脚下有一片平滑连续的地面。
这种“挑选落脚点”的能力,正是腿式移动的关键所在:轮子需要一条不间断的通路,而腿只需要零散的安全落点,所以在碎石堆、林间地面、楼梯和破碎地形这些会让轮子卡住的地方,腿式机器人就大显身手。换来这份自由的代价,是难度。机器人必须不停地盘算每一只脚该落在哪里、如何转移体重,以及在一条或多条腿离地时怎样保持平衡,同时还要把许多电机一起协调好。这使得腿式机器比轮式机器难造、难控得多,也正因如此,它们花了更长的时间才变得实用。
工程师通常用腿的数量来描述这种设计:两条腿(双足,像人)、四条腿(四足,像狗)、六条腿(六足,像昆虫),还有更多。腿越少,机器就越轻、越灵活,但越难平衡;腿越多,平衡越容易,但重量更大、要协调的电机也更多。各条腿轮流迈动所遵循的模式,叫作步态。
波士顿动力的四足机器人 Spot,能登上工地的楼梯,并通过挑选每只脚的落点跨过散乱的管子和碎石——这是同一工地上的轮式小车永远做不到的事。
离散的落脚点,让腿能穿越那些会让轮子彻底卡住的地形。
在平地上,轮子更简单、效率也高得多;腿之所以占上风,主要是在崎岖、破碎、或布满轮子无法越过的障碍的地形上。
又称
另见