六足仿生机器人及其步态研究现状调查.doc

六足仿生机器人及其步态研究现状调查六足仿生机器人及其步态研究现状摘要与一般的机器人相比( 比如轮式机器人), 六足仿生机器人的一个最大的优点是对行走路面的要求很低, 它可以跨越障碍物、走过沙地、沼泽等特殊路面, 因此可以用于工程探险勘测、反恐防爆、军事侦察等人类无法完成的或危险的工作, 并且机器人的足所具有的大量自由度可以使机器人的运动更加灵活, 对凹凸不平的地形的适应能力更强。足式移动机器人的立足点是离散的, 跟地面的接触面积较小, 可以在可达到的地面上选择最优支撑点,即使在表面极度不规则的情况下, 通过严格选择足的支撑点, 也能够行走自如, 因此, 足式步行机器人特别是六足步行机器人的研究已成为机器人学中一个引人注目的研究领域, 它可以作为危险地带的探险工具也可以去那些人类自身不能到达的地方[1] 。然而, 目前对六足仿生机器人的步态研究还仅仅局限于在平地上或接近于平地时的步态方法研究。机器人遇到障碍物时采用的也都是避障运动, 由于现实环境复杂多变, 因此有必要提出一种适合于六足仿生机器人越障的一种步态。关键词: 六足仿生机器人; 避障运动; 步态规划目录引言................ ......................................................................................................... ......................... 4 ................................................................................................... 4 ....................................................................................... 9 ..................................................................................................... 10 ... .................................................................................................. 11 ......................................................................................... 13 结论................................ ......................................................................................... ....................... 15 引言步态是行走系统的迈步方式, 即行走系统抬腿和放腿的顺序。由于开发步行机器人的需要,McGhee 在 1968 年总结前人对动物步态研究成果的基础上, 比较系统地给出了一系列描述和分析步态的严格的数学定义。之后各国学者在四足、六足、八足等多足步行机的静态稳定的规则周期步态的研究中取得了很多成果。这些成果包括各种步态特点及分类, 如三角步态、波动步态、自由步态、跟随步态、步态参数及其相互关系等。 1959 年美国制造出世界上第一台工业机器人起,在短短半个世纪的时间里,机器人的研究就已经历了 4 个发展阶段:工业机器人、遥控机器人、智能机器人和仿生机器人[2] 。从机器人的角度来看, 仿生机器人是机器人发展的最高阶段; 从仿生学的角度来看, 仿生机器人是仿生学理论的完美综合与全面应用。本质上讲, 仿生机器人指的是利用各种无机元器件和有机功能体所组建起来的在运动机理和行为方式、感知模式和信息处理、控制协调和计算推理、能量代谢和材料结构等多方面具有生命形态特征从而可以在未知的非结构化环境中灵活、可靠、高效地完成各种复杂任务的机器人系统[3] 近年来, 随着昆虫仿生学理论与计算机技术的飞速发展, 使得对多足仿生机器人的研究,成为大家关注的焦点。国内外多所大学和研究机构, 相继成功研制出了性能卓越的多足仿生机器人。六足机器人 Genghis ( 见图 1-1 ), 由美国麻省理工学院人工智能实验室于 1989 年研制,主要用于在地外行星(