机器人的下肢

中华网科技 http://tech.china.com 2006-05-16 20:43:27

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　　人的下肢主要功能是承受体重和走路。对于静止直立时支承体重这一要求，机器人还容易做到，而在像人那样用两足交替行走时，平衡体重就存在着相当复杂的技术问题了。首先让我们分析一下人的步行情况。走路时，人的重心是在变动的，人的重心在垂直方向上时而升高，时而下降；在水平方向上亦随着左、右脚交替着地而相对应地左、右摇动。人的重心变动的大小是随人腿迈步的大小、速度而变化的。当重心发生变化时，若不及时调整姿势，人就会因失去平衡而跌倒。人在运动时，内耳的平衡器官能感受到变化的情况，继而通知人的大脑及时调动人体其他部分的肌肉运动，巧妙地保持人体的平衡。而人能在不同路面条件下(包括登高、下坡、高低不平、软硬不一的地面等）走路，是因为人能通过眼睛来观察地面的情况，最后由大脑来决策走路的方法，指挥有关肌肉的动作。从而可以看出，要使机器人能像人一样，在重心不断变化的情况下仍能稳定的步行，那是困难的。同简化人手功能制造机器人的上肢的方法一样，其下肢没有必要按照人的样式全盘模仿。只要能达到移动的目的，我们可以采取多种形式：用足走路是一种形式，还可以像汽车、坦克那样用车轮或履带（以滚动的方式）来移动。
　　
　　如何正确引导机器人的移动呢？
　　
　　移动机器人的导向从大的方面来分，有轨道式和无轨道式两种。轨道式是检测机器人与轨道的相对位置进行导向的；无轨道式则是检测机器人在移动环境中的位置进行导向的。
　　
　　人类为了开发宇宙、开发海洋，需要在没有人工道路的自然环境中行走，使用轮子就会遇到很多困难，有时甚至无法移动。这就迫使人们去研究开发拟人和仿生物足的步行机器人。由于双腿走路，机器人首先必须解决随时平衡身体重心的难题，所以一开始是从开发仿生物的多足步行机构着手的。这类仿生腿大都采用连杆机构，一般有三四个自由度，具有髋关节、膝关节和踝关节。这类步行机器人有许多只腿，其中一部分腿用来平衡支撑机器人的重心，另一部分腿迈步移动；两部分腿的交替工作过程，就是机器人迈步行走的过程。
　　
　　随着现代科技的发展，机器人技术已广泛应用于人类社会生活领域，研制类人型机器人，一直是人类的梦想之一。越来越多的两足行走的机器人研制开发出来。并且能下楼梯。