四足仿生机器人详解.pptx

会计学;典型四足步行机器人;1、引言; 2003 年日本电气通信大学的 木村浩等研制成功四足移动机器人Tekken，如图所示。该机器人安装了陀螺仪、倾角计和触觉传感器。采用基于中枢模式发生器(CPG)的控制器和反射机制构成控制系统，其中CPG 用于生成机体和四条腿的节律运动，而反射机制通过传感器信号的反馈，来改变 CPG 的周期和相位输出，Tekken 能适应中等不规则地面环境。; Tekkn整个机体的重量是3.1kg，单个腿的重量0.5kg。每条腿有3个主动关和一个被动关节，分别是一个pitch髋关节、yaw髋关节和pitch膝关节，踝关节是被动关节，主要由弹性装置和自锁装置构成。; 2004 年 Boston Dynamics 发布了四足机器人LittleDog，如图所示。LittleDog 有四条腿，每条腿有 3 个驱动器，具有很大的工作空间。携带的 PC 控制器可以实现感知、电机控制和通信功能。LittleDog 的传感器可以测量关节转角、电机电流、躯体方位和地面接触信息。铿聚合物电池可以保证 LittleDog 有 30 分钟的运动，无线通信和数据传输支持遥控操作和分析。; 波士顿动力学工程公司还于 2005 年开发了形似机械狗的四足机器人，被命名为 BigDog，如图所示。专门为美国军队研究设计，号称是世界上最先进的四足机器人。Boston Dynamics 公司曾测试过，它能够在战场上发挥重要作用为士兵运送弹药、食物和其他物品。;3、BigDog; 2011年，东京大学的保典山田等研制出了一种机器人“PIGORASS”，它能实现类似于兔子的运动，能走，能跑并能完成兔子跳的运动。它是通过CPU控制的压力传感器和电位器实现预期的运动，并且每个肢体都被设计成独立运作，都通过一个简单的仿生中枢神经系统来工作。; 2010年，韩国汉阳大学的Jang Seob Kim and Jong Hyeon Park研制成功了一种四足步行机器人“HUNTER”。它的每条腿都有三个主动关节，两个带被动关节。它的结构参照四足动物狗来进行设计的。被动关节被设计用来减少腿着地时受地面的影响，通过弹性装置，能量就可以储存与再利用。; 2008年，瑞士洛桑理工大学的Simon Rutishauser, Alexander等研制出一种新型四足步行机器人，“Cheetah”。它是以豹来作为仿生对象的，每条腿有两个自由度，分别位于髋关节和膝关节。膝关节和髋关节可以使用近端安装RC伺服电机进行驱动。图中可看出，对于膝关节的驱动力是通过钢丝装置来实现的。; 该结构中，前两条腿比后两条腿要短20%，目的是避免在迈大步距角的时候出现腿相碰撞的情况。腿的末端采用受电弓机构的形式（其作用是使腿的最上、最下部分运动一致，同时减少自由度数目，简化设计）。末端出的弹簧装置在腿落地与离地时分别起到储能、减小触地影响，释放能量的作用。;实验; 虽然目前机器人研究已经取得了很大的进步，比如机器人运动过程中实现准确的控制，机器人能适应不同的地面状况作运动。但是，要实现高速运动仍是步行机器人研究领域中的一个难题，因为要实现这样的运动，机器人的机械结构、控制方法设计毕然与传统的机器人不同，并且要考虑多种因素。; 陆地上，速度最快的动物要属猎豹了，虽然目前有很多研究者对狗与马的仿生研究有了很大的进展，但是有关猎豹的报道并不多。猎豹奔跑速度一般可达30m/s，一秒跨过距离是腿长的50倍，奔跑频率更是达到了3hz。所以，以猎豹为仿生对象显得很有意义。; 猎豹奔跑时，足末端运动轨迹类似一个弧形的旋转运动。奔跑过程中是前脚先着地，并且前肢通常能使出2.5倍体重的力量，后肢能使出1.5倍体重的力量。力量越大，跳出的步幅也就越大，奔跑速度也就变快了。通常，能量储存的位置为腿下部位置，像在髋关节几乎就没有能量的存储。;7、猎豹机器人; 该装置通过电动机来调整位置进行控制，从气体驱动器给机构注入能量来完成奔跑、小跑等步态。 ;混合驱动器; 若完全仿照动物结构进行设计，会使工作量加大，设计复杂。所以通常腿部结构选择1-3个关节，每个关节1-3个自由度。 步行机器人关节的布置一般有四类： ;1、小结;单自由度旋转关节模块;1、单自由度旋转装置;1、单自由度旋转装置;2、一种I型单自由度机器人关节模块;2、一种I型单自由度机器人关节模块;3、一种T型单自由度机器人关节模块;3、一种T型单自由度机器人关节模块;谢谢！;感谢您的观看！