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机器人的下肢

机器人的下肢

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。

    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。

    用轨道来引导机器人移动的方法有多种:一是像铁路铺轨道一样,机器人的轮子在轨道上滚动,由轨道引导到各工作位置。在车间地面下浅层snun-10mm处敷设电缆,通人数千HZ(赫芝)高频交流电,使之产生磁场;在移动机器人身上安装两个测向线圈检测磁场信号,进行移动导向。移动路线由所敷设的电缆决定。电缆敷好以后,要改变导向路线就很困难,但可靠性高,大多数工厂车间内都采用这种方法。也有的把金属箔带或白色带子沿着机器人必须行走的路线贴在地面上,当光线照在地面上时,用电视摄像机或光电管判别白带反射光谱来进行导向。这种方法比起敷设电缆,改变移动路线要容易一些。更方便的方法是激光导向,即在机器需要经过的道路上用激光照射,依靠移动机器人身上安装的激光测定器来测定其移动方向,控制指挥机器人移动。

    无轨道式导向主要用于自动移动机器人,它要求机器人能自动识别自身所处位置,选择移动路线而自主运动。因此,机器人必须装有视觉、触觉等装置,用来辨识环境和道路情况,测出自己的位置和方向,通过计算机控制自身的运动。常用的最简单的方法是超声导向方法。众所周知,振幅的眼睛在夜里是看不见东西的,但它能从体内发出并接受超声波,依靠超声波在夜间飞行。利用这一原理,给机器人配备超声波发射器及接受器,移动前先发射超声波,接受器根据超声波的反射波情况,测出机器人与壁式障碍物间的相对距离及道路情况,从而决定其运动方向,控制机器人的移动。如果再加上摄像机的视觉引导,机器人的移动就更加自如。

    采用无轨道式导向装置,检测时需用较复杂的装置,价格昂贵,可靠性还存在问题,但其灵活性则远比轨道式大。进一步完善后,完全有可能替代轨道式的导向控制,在生产车间内应用。

   (2)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,具有够关节、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。

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下肢主要是机械方面的技术

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