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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。
  

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作者:机器人世界 来源: 

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