移动机器人与运动方式

四足移动

四足移动,就是像狗、马或猫那样用四条腿行走。和用两条腿走相比,多出两条腿对平衡是一份大礼:四只脚都着地时,机器人就稳稳地落在一个又宽又结实的底座上——像一张不会晃的桌子——所以即便是入门级的机器,也能站立、能慢慢爬行而不会翻倒。正因如此,如今许多本领最强的移动机器人,从配送、巡检机器到科研平台,都是四条腿的。

四条腿还解锁了一整套丰富的移动方式,每一种都是一种不同的步态。机器人可以慢慢爬行,一次只抬一只脚,让另外三只始终着地,从而稳如磐石;可以小跑,把对角线上的两条腿成对地一起迈动,跑出轻快而平衡的步子;也可以纵跃和奔驰,在速度中让四只脚短暂地同时腾空,像一匹奔跑的马。慢步态靠始终留下足够多的脚着地来保持稳定;快步态则用这份稳当去换速度,必须靠动量在两次落脚之间维持不倒。

设计者大量地向动物取经,因为大自然在几百万年间早已把这个问题解决了。现代四足机器人模仿狗和山羊那种富有弹性、能吸收冲击的腿,于是它们能在碎石上小跑、在被推一把之后稳住、并攀上斜坡。四条腿这种形态正好踩中一个实用的甜蜜点——比两条腿稳得多、也好控制得多,却又比六条或八条腿轻得多、简单得多、灵活得多——这也是为什么它成了那些必须在崎岖现实地形中游走的机器人最常用的身体方案。

ANYmal 和 Spot 是狗一般大小的四足机器人,能在工厂和灾难现场小跑穿行;其中一台若被踢了一脚,它会迅速重新调整落脚点、并借助动量来稳住,而不是直接摔倒。

四条腿用一部分双足的灵巧,换来一份轻松得多的平衡任务。

缓慢的爬行能让四足机器人保持静态稳定(哪怕在迈步中途定住也不会摔倒);而小跑、奔驰这类快步态则是动态稳定的,要靠运动和动量来维持。

又称
four-legged locomotionquadruped walking四足行走