不同行走方式的機器人(共8頁)

1、不同(b tn)行走(xngzu)方式(fngsh)的機器人引言行走機器人是機器人學中的一個重要分支。關于行走機器人的研究涉及許多方面。首先，要考慮移動方式，可以是輪式的、履帶式的和腿式的等；其次，必須考慮驅動器的控制，以使機器人達到期望的行為；第三，必須考慮導航或路徑規(guī)劃。因此，行走機器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。機器人的機械結構形式的選型和設計，應該根據實際需要進行。在機器人機構方面，應當結合機器人在各個領域及各種場合的應用，開展豐富而富有創(chuàng)造性的工作。對于行走機器人，研究能適應地上、地下、水中、空中、宇宙等作業(yè)環(huán)境的各種移動機構。當前，對

2、足式步行機器人、履帶式和特種機器人研究較多，但大多數仍處于實驗階段，而輪式移動機器人由于其自重輕、承載大、機構簡單、驅動和控制相對方便、行走速度快、工作效率高等特點，正在向實用化迅速發(fā)展，從阿波羅登月計劃中的月球車到火星探險機器人都是輪式移動機器人。顯而易見行走機器人將是機器人發(fā)展的一個重要方向，而移動方式是行走機器人的最重要的方面，所以我們有必要了解一下它。輪式行走輪式行走機器人，既以驅動輪子來帶動機器人進行移動和工作的機器人。雖然其運動穩(wěn)定性與路面的路況有很大關系，但是由于其具有自重輕、承載大、機構簡單、驅動和控制相對方便、行走速度快、工作效率高等特點，從而被廣泛應用.輪式機器人的分類由于

3、輪子的多少，直接關系到機器人設計的技術和難度，以及其功用。所以輪式機器人的分類一般都是根據其輪子多少進行分類。按照已經出現(xiàn)的機器人，可以分為如下幾類：單輪滾動機器人（如球形機器人）、兩輪移動機器人在（如自行車機器人）、三、四輪機器人（如智能車）、六輪機器人和復合機器人。一般而言，三輪機器人簡單實用，四輪機器人穩(wěn)定性好，承載能力大，而相比之下，六輪機器人比四輪機器人更為優(yōu)越。1.2輪式機器人的特點(tdin)輪式移動機器人雖然具有運動穩(wěn)定性與路面的路況有很大關系、在復雜地形如何實現(xiàn)精確(jngqu)的軌跡控制等問題,但是由于其具有自重輕、承載大、機構簡單、驅動和控制相對方便、行走速度快、機動靈活

4、、工作效率高等優(yōu)點,而被大量應用于工業(yè)、農業(yè)、反恐防爆、家庭、空間探測等領域.1.3輪式機器人圖例(tl)圖1 輪式機器人 履帶式行走履帶式移動機器人能夠很好地適應地面的變化，因此對履帶式移動機器人的研究得以蓬勃發(fā)展.履帶式機器人分類(fn li)履帶式機器人的分類(fn li)主要有以下幾類：單節(jié)雙履帶式移動機器人、雙節(jié)(shun ji)雙履帶式移動機器人、多節(jié)多履帶式移動機器人、多節(jié)輪履復合式移動機器人、自重構式移動機器人。履帶式機器人特點(1) 支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場地作業(yè)，下陷度小，滾動阻力小，越野機動性能好。(2) 轉向半徑極小，可以實現(xiàn)原地轉向。 (3) 履帶支

5、撐面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。 (4) 具有良好的自復位和越障能力，帶有履帶臂的機器人還可以像腿式機器人一樣實現(xiàn)行走。2.3履帶式機器人圖例 圖2 履帶式機器人腿式行走(xngzu)在自然界和人類社會中,存在人類無法到達的地方和可能危及人類生命的特殊場合,如行星表面、工地、礦井、防災救援和反恐斗爭等,對這些環(huán)境進行(jnxng)不斷的探索和研究,尋求一條解決問題的可行途徑成為科學技術發(fā)展和人類社會進步的需要。不規(guī)則和不平坦的地形是這些環(huán)境的共同特點。使輪式機器人和履帶式機器人的應用受到限制。在這種背景下，腿式機器人的研究蓬勃發(fā)展起來。而仿生腿式機器人的出現(xiàn)更加

6、顯示出腿式機器人的優(yōu)勢。3.1腿式機器人分類(fn li)腿式機器人的分類主要是根據腿的數量進行的。有單腿機器人、雙腿機器人、四腿機器人、六腿機器人、八腿機器人等等。3.2腿式機器人的特點（1）腿式機器人的運動軌跡是一系列離散的足印,輪式和履帶式機器人的則是一條條連續(xù)的轍跡.崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物,可以穩(wěn)定支撐機器人的連續(xù)路徑十分有限,這意味著輪式和履帶式機器人在這種地形中已經不適用.而腿式機器人運動時只需要離散的點接觸地面,對這種地形的適應性較強,正因為如此,腿式機器人對環(huán)境的破壞程度也較小.（2）腿式機器人的腿部具有多個自由度,使運動的靈活性大大增強.它可

7、以通過調節(jié)腿的長度保持身體水平,也可以通過調節(jié)腿的伸展程度調整重心的位置,因此不易翻倒,穩(wěn)定性更高.（3）腿式機器人的身體與地面是分離的,這種機械結構的優(yōu)點在于,機器人的身體可以平穩(wěn)地運動而不必考慮地面的粗糙程度和腿的放置位置.當機器人需要攜帶科學儀器和工具工作時,首先將腿部固定,然后精確控制身體在三維空間中的運動,就可以達到對對象進行操作的目的了.當然,腿式機器人也存在一些不足之處.比如(br)為使腿部協(xié)調而穩(wěn)定運動,從機械結構設計到控制系統(tǒng)算法都比較復雜;相比自然界的節(jié)肢動物,仿生腿式機器人的機動性還有很大差距.3.3腿式機器人圖例(tl) 圖3 腿式機器人跳躍式行走(xngzu)跳躍式機

8、器人可以跳躍很高的高度，也可以跳過很遠的距離，在某些特殊的場合，他們能做到其他地面行走機器人做不到的事情。日本的Yamanaka把滾動運動方式和跳躍運動方式結合起來，構建了可以進行跳躍運動的滾動式球形機器人 ，Birch等研制的機械蟋蟀，同時具有爬行運動方式和跳躍運動方式 。4.1跳躍式機器人的特點跳躍式機器人可以(ky)躍過數倍于自身高度的障礙物或溝渠，對地形有較強的適應力。但是，跳躍運動首先需要克服自身重力影響，由于需要跳躍，自身重力必然要小。重力要小，因而(yn r)攜帶的能源不可能太多，這又會導致能量不足。而且騰空(tngkng)和觸地階段動力學方程復雜，平衡難以控制。跳躍后半段要從高

9、空墜落，機器人本身的抗摔能力又要求較高。4.2跳躍式機器人圖 圖4 跳躍式機器人 結論目前機器人技術發(fā)展突飛猛進，機器人正在不斷的滲入生產生活的方方面面，人們避免不了和機器人的接觸。既然接觸是不可避免的，那么在接觸機器人的時侯人們應該對機器人有所了解，這樣才能更好的使用他們，不至于在接觸的時候對它們很陌生。1吳俊. 機器人行走機構 C.百度(bi d)百科，2011.2輪式機器人調研(dio yn)報告 C.百度(bi d)百科，2011.3履帶式機器人綜述報告 C.百度百科，2012.4腿式機器人的研究綜述 C.百度百科，2012.5可跳躍式移動機器人機構設計及實現(xiàn) C.百度百科，2012.論文作者姓名 潘倚班級 機電1111學號 2011716029Email 597738108聯(lián)系電話容總結