移动机器人与运动方式
轮式移动
轮式移动是机器人最常见的行走方式:圆圆的轮子贴着地面转动,这一转,就悄无声息地把整台机器带着向前、向后或绕着弯走。想想超市的购物车、轮椅,或者在厨房地板上滑行的扫地机器人——不用抬腿,不用迈步,只是平顺、连续地滚过去。由于转动中的轮子始终只在一个不断移动的点上接触地面,而且从不需要被抬起再放下,滚动便成了把一个身体从这里挪到那里最从容、最可靠的方式之一。
工程师之所以最先想到轮子,最大的原因是效率。一条腿在每一步都得抬起、落下,还要接住身体的重量,既耗能又有摔倒的风险;而轮子只是一直滚,于是电机几乎所有的力气都直接变成了向前的运动,而不是浪费在把机器人一上一下地抬起放下上。轮子在机械上也很简单——常常只是一个电机加一根轴——因此便宜、结实、好控制,还能让机器人稳稳地驮着重物而不翻倒。正因如此,仓库机器人、配送小车和自动驾驶汽车,几乎都是滚着走,而不是迈步走。
代价在于:轮子偏爱平坦、坚实、连续的地面,一旦世界变得崎岖,它立刻力不从心。一道路缘、一段楼梯、一片厚沙、一堆乱石,或者一道比轮子还宽的缝隙,都可能让轮式机器人当场动弹不得,因为轮子无法像腿那样抬起去跨过障碍。所以轮式移动是一桩交易:你放弃了在破碎地形上攀爬翻越的本事,换来的是在平滑路面上的速度、简洁与效率——而这种平滑路面,恰恰填满了人类建造的大多数空间。
一台仓库配送机器人能在打磨光滑的水泥过道上平顺地滚动好几个小时,一次充电就够;可一遇到装卸台那级台阶,它就彻底停住了——而那级台阶,四足机器人只需抬腿就能爬上去。
在平滑地面上轮子大获全胜,遇到第一级台阶就败下阵来。
用普通的圆轮子,大多数轮式机器人其实无法真正地向旁边平移;要想横着走,需要特殊的轮子,而这正是全向驱动所采用的。
又称
另见