Ноги робота - Legged robot

Гексапод робот

Роботы с ногами - это тип мобильных роботов, которые используют шарнирные конечности, такие как механизмы ног , для обеспечения передвижения . Они более универсальны, чем колесные роботы, и могут перемещаться по разным местам, хотя эти преимущества требуют повышенной сложности и энергопотребления. Роботы с ногами часто имитируют животных на ногах, таких как люди или насекомые, в качестве примера биомимикрии .

Походка и шаблон поддержки

Роботы с ножками или шагающие машины предназначены для передвижения по пересеченной местности и требуют управления приводами ног для поддержания равновесия, датчиков для определения положения стопы и алгоритмов планирования для определения направления и скорости движения. Периодический контакт ног робота с землей называется походкой ходунка.

Чтобы поддерживать движение, центр тяжести пешехода должен поддерживаться статически или динамически. Статическая поддержка обеспечивается за счет того, что центр тяжести находится в пределах опорной поверхности, образованной опорами, контактирующими с землей. Динамическая поддержка обеспечивается за счет сохранения траектории центра тяжести, расположенной так, чтобы его можно было перемещать силами одной или нескольких опор.

Типы

Роботов с ногами можно классифицировать по количеству используемых ими конечностей, которые определяют доступные походки . Многоногие роботы обычно более устойчивы, а меньшее количество ног обеспечивает большую маневренность.

Одноногий

Одноногие роботы или роботы- пого-палки для навигации используют подпрыгивающее движение. В 1980-х годах Университет Карнеги-Меллона разработал одноногого робота для изучения баланса. SALTO Беркли - еще один пример.

Двуногий

Основные статьи: Робот-гуманоид и Куриный ходок
ASIMO - двуногий робот

Двуногие или двуногие роботы демонстрируют двуногие движения . Таким образом, они сталкиваются с двумя основными проблемами:

  1. контроль устойчивости , который относится к равновесию робота, и
  2. управление движением , которое относится к способности робота двигаться.

Контроль устойчивости особенно сложен для двуногих систем, которые должны сохранять баланс в прямом и обратном направлении даже в состоянии покоя. Некоторые роботы, особенно игрушки, решают эту проблему с помощью больших ножек, которые обеспечивают большую устойчивость при уменьшении мобильности. В качестве альтернативы, более продвинутые системы используют датчики, такие как акселерометры или гироскопы, для обеспечения динамической обратной связи, которая приближается к равновесию человека. Такие датчики также используются для управления движением и ходьбы. Сложность этих задач поддается машинному обучению .

Простое двуногое движение можно аппроксимировать катящимся многоугольником, у которого длина каждой стороны соответствует длине одного шага. По мере того, как длина шага становится короче, количество сторон увеличивается, и движение приближается к круговому. Это связывает двуногое движение с движением на колесах как ограничение длины шага.

Двуногие роботы включают:

  • Атлас Boston Dynamics
  • Игрушечные роботы, такие как QRIO и ASIMO .
  • Робот НАСА Valkyrie, предназначенный для помощи людям на Марсе.
  • Робот TOPIO, играющий в пинг-понг .

Четвероногий

Четвероногий робот BigDog разрабатывался как мул, способный преодолевать труднопроходимую местность.

Четвероногие или четвероногие роботы демонстрируют четвероногие движения . Они выигрывают от большей устойчивости по сравнению с двуногими роботами, особенно во время движения. На малых скоростях четвероногий робот может перемещать только одну ногу за раз, обеспечивая устойчивость штатива. Четвероногие роботы также выигрывают от более низкого центра тяжести, чем двуногие системы.

К четвероногим роботам относятся:

  • Серия TITAN, разрабатываемая с 1980-х годов лабораторией Хиросе-Йонеда.
  • Динамически стабильный BigDog , разработанный в 2005 году Boston Dynamics, Лабораторией реактивного движения НАСА и полевой станцией Конкорд Гарвардского университета.
  • Преемник BigDog, LS3 .
  • Место Boston Dynamics
  • ANYmal от ANYbotics
  • Новый мини-робот Cheetah с переворачиванием спины из Массачусетского технологического института
  • Aliengo от Unitree Robotics
  • Стэнфорд Пуппер
  • Инициатива открытых динамических роботов

Шестиногий

Шестиногие роботы, или гексаподы , мотивированы стремлением к еще большей стабильности, чем двуногие или четвероногие роботы. Их окончательный дизайн часто имитирует механику насекомых, и их походки можно классифицировать аналогичным образом. Это включает:

  • Волновая походка: самая медленная походка, при которой пары ног движутся «волной» от спины к передней.
  • Походка на треноге: немного более быстрый шаг, при котором движутся сразу три ноги. Остальные три ножки обеспечивают роботу устойчивую треногу.

К шестиногим роботам относятся:

  • Odex, 375-фунтовый гексапод, разработанный Odetics в 1980-х годах. Odex отличилась своими бортовыми компьютерами, которые контролировали каждую ногу.
  • Чингиз, один из первых автономных шестиногих роботов, был разработан в Массачусетском технологическом институте Родни Бруксом в 1980-х годах.
  • Современная серия игрушек Hexbug .

Восьминогий

Восьминогие роботы вдохновлены пауками и другими паукообразными, а также некоторыми подводными ходоками. Они предлагают на сегодняшний день наибольшую стабильность, что позволило добиться некоторых первых успехов с роботами на ногах.

Восьминогие роботы включают:

Гибриды

Некоторые роботы используют комбинацию ног и колес. Это обеспечивает машине скорость и энергоэффективность передвижения на колесах, а также мобильность навигации на ногах. Ручка Boston Dynamics , двуногий робот с колесами на обеих ногах, является одним из примеров.

Смотрите также

использованная литература