六足仿生机器人的步态规划与运动仿真文献综述

 2022-07-26 03:07

1、引言

在自然界和人类社会中一直存在着一些人类无法到达的地方甚至于危及生命的特殊场合,如灾害救援、核电站检测、星球探测、军事侦查等,而移动机器人的出现为上述问题提供了一条有效的解决途径。在移动机器人中,多足机器人是最容易实现稳定行走的。在众多多足机器人中,模仿昆虫以及其他节肢动物门动物的肢体结构和运动控制策略而创造出的六足机器人是极具代表性的一种。

2、目的及意义

移动机器人的移动方式多种多样,迄今为止,移动机器人所采用的运动方式主要有轮式、履带式、足式、蠕动式、振动冲击式、永动式、飞行式等,其中以轮式机器人应用最为广泛[1]。虽然轮式机器人的结构与控制相对简单,在相对平坦的地形上行驶时速度快、运行平稳,但在不规则崎岖地面上行驶时振动剧烈、行走不稳、能耗大,而且车轮在泥泞、凹凸不平和松软的地面上将会丧失作用力,运动效率大大降低[2]。而多足步行机器人与采用轮子、履带等其他方式作为动系统的机器人相比,可以越过不规则、松软的地形而机体保持稳定;可以跨越障碍物壕沟和楼梯;可以全方位移动[4]

六足机器人作为仿生移动机器人的典型代表,具有丰富的步态和冗余的肢体结构,运动灵活,可靠性高[3]。虽然移动速度较低,但却可以利用离散的地面支撑实现非接触式障碍规避、障碍跨越、上下台阶及不平整地面运动,对复杂地形和不可预知环境变化具有极强的适应性[5]

随着六足机器人基础理论与相关技术的发展,六足机器人将在未来的灾害救援、核电站检测、星际探测和军事侦查等各个领域表现出越来越强的优势。

3、国内外研究现状

3.1国外研究现状

美国机器人学家们开始研究四足步行机器人以来,其研究速度正如加拿大著名机器人学家教授所言:“步行机器人的基础理论研究步伐要远滞后于它的技术开发步伐”[6]。1893年,L. A. Rygg设计完成了第一个四足机器人—机械马[26]。随着机器人技术的日益成熟,多足机器人得到了很快的进步并获得了卓越的成果。

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