家用四足移动机器人+CAD图纸(3)

近期浙大搞出来的名叫“绝影”的四足机器人如图1.5所示该机器人身投影长度为1M,静止四足站立时的垂直高度为60cm,重70KG,载重可达到20KG,行走速度为


近期浙大搞出来的名叫“绝影”的四足机器人如图1.5所示该机器人身投影长度为1M,静止四足站立时的垂直高度为60cm,重70KG,载重可达到20KG,行走速度为6km/h,续航2h。目前,“绝影”四足机器人现在可以到处跑跳、在梯子上爬上爬下、蹲下起立伸展运动等,即使不小心摔倒在地,也能够像人一样重新站起来,行走稳定能力和保持平衡的性能都超好,连爬很陡的坡踩踏入淤泥地行走都是很简单的事情,无论什么方法都绊不倒,遇到外界的巨大冲击也能保持平衡站立.在行走中如果遇到很滑的地方或者踩到钢珠等滚动物体时在即将摔倒的瞬间大脑系统就迅速做出反应和决策,通过快速调整自身姿态来恢复平衡,和人的应急反应很相似。“绝影”在系统方面配备的是最好的操作系统,并通过自主开发了一系列对应的驱动程序,使信息能够快速传输,四肢灵活控制,可以更好的和环境对接。

图1.5 绝影四足机器人

它的控制系统核心部分是仿照人脑功能进行设计的,采用人工智能芯片,快速判断分析处境并做出决策,然后发出信号命令四肢电机做出相应的动作,让自己不会摔倒,如果出现意外跌倒的情况也能像擂台上被打倒的拳击手一样快速爬起恢复正常的状态。

中国国内第一个正式公开宣传发布的四足机器人是莱卡狗。它号称是高仿版的spot mini--如图1.6所示的莱卡狗重量才22千克,它的电机系统是他们公司自主研发的,能发出很大的瞬时功率来完成动作,跟跑车具有一样的功率密度计算能力和精确度,所以具有强大的动态性能。在能量供给上莱卡狗也已经完全摆脱了外部电源,自身配套的电池的续航能力达到三个小时。莱卡狗稳定性的表现波士顿动力的BigDog一样的优异。莱卡狗在平稳性上的功能控制技术没SpotMini成熟, SpotMini的视觉系统可以完全独立的完成任务,同时它的手臂也可以单独控制手臂让其拿到物品,而莱卡狗目前只是腿在发挥作用没有在其他上下功夫,SpotMini已经有手和眼睛了。有行人对他施虐时,它也只是踉跄几下,继续前行。最亮点的是Laikago的平衡性,一杯无盖的水立在行走中的Laikago身上不会倒而且水不会一出来。可以拖着一个坐在行李箱上的人行走。Laikago的足面对地面也有很好的适应能力,可以面对一定的不规则地形。它也能在一些乱石滩上行走可以爬斜坡具备前俯后仰的功能,能够左右、前后保持平衡适应突如其来的小插曲。

图1.6 莱卡狗机器人

1.2.2 国内外的关键技术分析

(1)机械结构研究

现在的四足步行机器人是一种小型的典型机电一体化系统代表,有很多个不同的并行部分构成,它们分别是机械本体机构、步行状态、系统控制、能量供给、视觉信号反馈、避障功能模块等,而机械机构是最基本的东西,只有把机械框架搭好才可以组装系统。腿部机构设计又是机械本体的设计中最最基本的东西。当下连杆的机构、并联的机构、平行杆的机构、多关节的串联机构和缓冲型弹簧腿的机构都是步行机器人的腿部机构的典型模型类别。

(2) 步态研究

莱卡狗机器人非常灵活的柔性姿态控制,12个自由度意味着机器人主体可以有全部的6个自由度。步行机器人有蜗牛爬行、慢跑、跳高、在一个固定位置旋转、转向等等典型的步态。爬行步态具有的静态稳定性。对角的小跑步态属于能提高运动的速度的动态稳定步态。当快速行走时,机器人会通过对角两条腿支撑,以及保持动态平衡。而且当室外路面凹凸不平,或者遇到突然干扰时,机器人又要保持稳定,也就是需要控制算法与硬件同时保证。运动的算法存储在机器人的“大脑”中,当遇到意外突发事件情况时,它的“大脑”能够快速判断分析自己的空间处境,然后发出信号命令四条腿做出相应的动作保持平衡让自己不会摔倒。