六足机器人的发展史.docx

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1、一、r淡到足式横器人，鬻然目前主流大多是牌想到和人相像、彳i貌切感的锭足攘器“人”，优某一牌面来看，以眼足步行并演化上的-加楠那小冢的特例,本身对遂到信定速作限制的困雎度很高，优股好!生物诞生到可以【用始自行逆勃所露的贷翻便可以窥知一二.徙男倜角度来看，人地所能自由逑劲的地表也偏限在某些型您之中，若要探声寸如何在各式白然地形上选劲的法刖,势必得刚谐NA来探甜多足励物的递勋楔制.而优物理比匏来济析,早就在屿里路面上避弛的榴定性来探讨，抿用多足攫器人台比快偷里I1.H隙.基於逐一些绿由，仿生多足械器人的研被便石了背接的助械，仿照耀通艮畤IHI演化彼物物的描造,能由徵察地灯的迦勋,1解离什便有如此的

2、劲作,再利用横格或是限制去完成,在自然界中.我股看到地型较大、有偿秀连劲实力的劲物像勇、被豹、外羊等等都是四及肺的哺孔i物勃，但考感到例定性和足六足比较估便梦，只要用筒JS的二制步期(IriPOdgai)即UJ梨重心轻易落在支排的：角形中.四足勤物的都可能须要比帔大的力气才能去说出他的特性，但人物尚出法伪造出无要的肌肉和限制系统，以现有檄横和靖逑组成的系统，卡M太JR而解法有效逆物，遭昭.自由度的遗择以与梭格SUi便成了一佃很重要的超.这二、三十年学袋界创造出了；;午多各式各排的多足横器人,在接黑的文章中便篇各位SB者暹行介12,3.二、阜衍界仿生多足檄器人(1) Quadruped园一Qua

3、druped4由Prof.MarcReibert所领醇的MIT1.eg1.ab於19841987年裂作，重38公斤，整股是度1.05公尺，高度0.95公尺,探用房柱状的脚.每一复脚速接身IS的后同前是由雨他液坐致三器(hydrau1.icactuators网成.分别限制脚的前彳次与左右的旋樽，脚上有一他综性致勤器来供应推暹力。在限制上耨脚曾易的分成雨组.不同的分组方法便羟生了小跑(trot).跑(pace)和奔鸟也(b。Und)等三移步熊，奔驰可逢到3.5他身飕艮度，有很好的穗定性和避勤特性。(2) Atti1.a&Hanniba1.四二Haniba1.5Micro-rover的舒翟，在199

4、0年由M1.TProf.RodneyBrooks所领厚的ArtifiCiaI1.nteI1.igenCe1.abtf和裂作,35公分县15公分高、2.8公斤，M他檄器人只有颜色上的不同，A1.ti1.a是金色，Hann1.ba1.是I色，共19他自由度.每集脚3偃1.身骸的自由度用来硅保脚的垂直,常爬上斜坡畤重心更靠近斜坡表面。因卷焉遑技衙的迤步，不须要运用力气较大的氧座或液整属勤.不用外接引擎或空悭械，完成了以电池盟勤、禹建卷致勤器的自主足式械器人，段言十上强模组化的系统，旋装了超谩60他感测器供应外在璜境瓷音也加能相互硅熬提高牢靠度C(3) Spraw1.家族Bg三iSpraw1.6由St

5、anford的Prof.MarkR.Cutkosky主醇,U.C.Berke1.eyxHarvard,JohnSHoPkinS等大孥共同探讨，Spraw1.10.建立一他每笠,卿2他自由度的平台来测1.i1.勤、脚部配置和言十，Spraw1.系列典其他檄器人不同的地方是在陶的鼓言七了接近婶螂在行走畤的状熊，其在行走畴所受的反作用力方向通谩第鹿,每煲脚有一佃氧勤活塞(PneUmaUCPiSton)限制柱状接封地面施以推力来前迤，和一他RC伺服焉连限制旋辅接舆身髓逋结虚装有可住的球接来整脚的位置,伺服禹逢的作用似於被勤的扭力弹簧，脚保持特定角度，相富於限制2他自由度的檄器人(每tripod0)70

6、Sprawhta(Spraw1.version2),然J16公分,0.27公斤,耨重心置於敕低和偏接的位置,增加建勤畤的稳定性，也是只用2他箜向RC焉连固定在特定角度，主要是加上一他仿照螳蜥的被勤股骨第(ComP1.ianttfochanter-femurjoint)运用黏G军性(ViSCo-e1.astic)的材料做成被勤的BSfnig步魅更稳定，其速度较Mini-SPraW1.快，可逢每秒3他械身房8oiSpraw1.,是目前的最新代，前黑代SPraW1.家族中的搬器人最大的限制悬了力气而运用氟勤活塞作卷主要的勤力来源，假如搭载高整氯乾镭存槽即重量太重，所以i1.挥外接氯醴管的方式.因此而

7、没辨法成J完全自主的檄器人，iSpraw1.运用了禹建作卷勤力来源，加上特别能量傅送方式，用箜曲柄滑瑰（d。UbIeCrank-SIider）的檄情和性缰然，可以储存焉连的勤能旋椅换成练性推拉的能量，他最高速度可邃每秒15他身飕艮，2.3ms.成卷目前相射於身艘是度跑最快的械器人。(4) WhegS家族圈四Whegs1.1.9由在CaseWesternReserveUniversity的Prof.RogerQuinn所的Bio1.ogica1.1.yInspiredRobotics1.ab所研登裂作。WhegsI,探用3根相位差120度的纲修作卷腑1,whee1.-1.egs,旋串耶寺似输子，

8、但可碰躺大於半的高度，且在触上被勤檄情中的扭力弹簧施以拉力，WhegS在一般平坦路面的状憩下封供I的相位差60度，而在越障畤雨前腕被勤的燮卷同相，一起施力爬上障最高速连每秒3他檄身炭度10。WhegsII.加入了身醴的自由度,藕腰可以胃曲，能别爬上更高的障碳物，也加上了感测器，能多句自主行勤，运用超磬波侦测障磴物，军一赞射器，一封展的接收器，可判断它的方向。Mim-Whegs,於）8-9公分.瑾4煲脚,速度可连到每秒10他檄身反度，也做了跳溶、来行和爬精版的。国五RHex1.1.美国国防部高等探讨1+割局(DefenSeAdvancedResearchprojectsAgenCy,DARPA)

9、出资由在TheUniversityofMichigan的Prof.Danie1.E.Koditschek(目前在UniversityofPennSy1.Vania)所主醇的it蜜，参舆的擘校3t有、McGiIIUniversityxCarnegieMe1.1.onUniversityUniversityofCa1.ifornia-Berke1.eyPrincetonUniversity、和Corne1.1.University0RHex是一他可以完成特别多不同表现的自主械器人，最高速超遇每秒5他檄身男度，可以上下梯、45度斜坡、爬谩大盆)2倍脚三的障物(20公分)、翻倒畤可以自己弹回原状熊、跳

10、蹬30公分宽的浦槽等等，RHeX每足便具有军一旋例自由度，协作运用半圆形且具被勤弹性解的言十，1.三遵助口寺勤能和弹性位能相互樽换,协作模擦勤物特性的弹性倒握S1.1.P的模型，造檄的言十架横减小了檄横的禊雄度,增加了檄醴的强弱度.也逵到省能的效果，干脆用路(OPen-100P)限制即可邃到稳定的跑勤步熊，或利用感测器判断檄身状熊和璟境燮化来调整步魅、：夬定脚的勤作RHex有多不同的版本，RHeXO.8是运用4杵组成的弹性脚，RHeX1.O始运用半园型的解，RHex1.2装有掘影械作即畤影像鹿理，另一版是在上装蔗燮舒随日寺洌量脚的燮形、受力状况口2,13,RUggedRHeX运用整固的Ig常外

11、段，通合行走於各相崎帽不平的路面，有较大的禹逵和第池.卷了罩事目的而赞展。平台也作水下版AqUaRHeX的基磁，AqUaRHeX是耨脚改成蛇状，可在水中随意移勤，而WheeIRHeX是把六复脚改成输子。(6) Titan家族园六TitanV川口4一七TitanX1.15由TokyoInstituteofTechno1.ogy的Hirose-FukushimaRobotics1.ab所裂作.Titan每代都有不同的特色和功用，例如三和四代足底装有感洌器.自勤整舆地面接斶的状憩口6),六代主要是可以在平地的跑勤，爬行斜度敕大的模梯17,七代可以爬70度斜坡18.在造木里介貂第八和第十一代。Tita

12、nVIII11996年始，此代的脚部檄横BSW十不便考虑了遂勤的性能，也要求低慎、量、曾军化，运用了金作噩蜀)、脚的模化.焉逵限制螺旋滑椅(SPira1.PU1.1.ey)带勤金匾综拉勤的滑椅，螺旋滑输上的V型满槽可增加接斶面稹,即便是一般的材料也能承受很大的切力.逵到减重量的目的，而且向力很小，减少了摩擦力的耗损，金J然髭繁阖整器(Wireten$ioner)的言殳言十可以曾罩的飘整金腐绿的鬃繁度14,19。TitanXI,2002年山坡须要混凝土框架(ConereteframeS)的建立，施工的谩程很危除也很耗畤，希望能有自勤化的ISf蓿，现在用的履带式檄器雎然有娜法袋洞、插入岩栓.但波娜

13、法行迤於斜坡或是有凹凸差的地方.卷解决此冏题而赞展了ManXI,搬器人有7000公斤，脚房3.7公尺，是特别大型的四足械器人，底部有履带，在平坦路面可以运用，到靠近斜坡畤改到四腕模式，运用油壑勤,卿部勤作，移勤较慢,遽用遇期性的跨越步憩走遇混凝土框架.再利用腕来需整孔的姿努15,20。(7) Ssut家族圈八ScoutI1.21由在McGiIIUniversity的Prof.MartinBUehIer(目前在iRobotInc.)所领醇的ArnbUIatoryRobOtiCS1.ab装作,SCoUt1.是ISJ化的四足檄器人,每煲脚只有一倜自由度.可走路、樽W、爬梯。SCoUtI1.主要运用特

14、别的弹跳步熊前迤，藉由前篌解差一相位的小角度勤前迤，身船PitCh方向曾因相位差而勤，优起始始遇2、3秒可建1.2m/s之穰熊速度，利用角度调整可以使其辅鳖22。PAW,改良自Sc。Uti1.,脚的底部加上主三.在平坦路面峙即可用4翰前迤，较崎帽的地形畤可以住输子，改成Scout1.1.的步熊23。(8) Hyperdynamicquadrupedroboticp1.atform国九Hyperdynamicquadrupedroboticp1.atform24由MIT的Prof.SangbaeKim所领醇的biomimeticrobotics1.ab正在研裂的平台，部放置多低感洌器，背部有多睹

15、段限制军元，髓运用宦停勤的瓢刷焉邃，有可胆勤的脊椎、主勤平衡的尾巴，膝盖装有磁制勤阻抗限制军元，腿部有非练性肌犍，运用碳燃维强化，增加推迤力(摩引力)脚底运用定向黏附技衔,著地畤可很稳的黏住地面不打滑.脱蹄R寺郤可轻易脱雕24。三、槊界仿生多足檄器人阿十BigDog25由美国DefenseAdvancedResearchprojectsAgency(DARPA)出资由BostonDynamicsInC.(BDI)的Dr.MarcReibert(前MIT1.eg1.ab主持人,彳爰蹄峨成立BDI)主罩舆Foster-MiIIerNASAJetPropu1.sion1.ab、和HavardUniversityConcordFie1.dStation共同於2005年始研彝，腐於棠界和季衙界合作的重。主在黑人载具，希望能和士兵在隼畅融法行的路面共同作鞋。搬器人辰度0.92公尺、高0.76公尺、110公斤，能以H寺速6.4公里穿越崎嘘地形，最大载重150公斤，爬上35度斜坡,运用引擎作卷勤力来源，每煲脚有4他液整缸，利用hip的扭力飘整身飕的姿努，由4笠脚的解地位置限制侧向的速度，比较起其它檄器人，BigDog行走畤具有松高的穗定性，遇到街擎偏斜H寺能马上制整脚的斶地位置保持身飕平衡，逮别做出像焉一檬的跳蹬