Duozu 機(jī)器人:復(fù)雜地形如何在地面降落？在世界機(jī)器人大會上，是來自北航空間機(jī)器人Laboratory六足-3。其實地面機(jī)器人系統(tǒng)的底盤或移動模塊有很多種類型，常見的有輪式和履帶式，可以在相對平坦的路面上快速移動，不太常見的有足式機(jī)器人。

祖師機(jī)器人的優(yōu)勢是地形通過能力強(qiáng)。眾所周知，在野外環(huán)境中，地面的石頭、藤蔓、樹根等物體非常常見，而輪式機(jī)器人只能繞道行駛，大大降低了通行速度。足式機(jī)器人可以通過圖像識別技術(shù)探測到你面前的障礙物，然后直接“跨過”目標(biāo)，甚至在遇到一些障礙物的時候可以“蹲下”前進(jìn)。在腳式機(jī)器人中，雙足式機(jī)器人可以進(jìn)入很多為人類設(shè)計的通道或結(jié)構(gòu)，比如走樓梯，進(jìn)入步兵戰(zhàn)車。

機(jī)器人這個概念已經(jīng)蓬勃發(fā)展了很多年。目前確實有很多公司開發(fā)出了機(jī)器人性能非常優(yōu)越的產(chǎn)品。我們可能熟悉波士頓動力的“大狗”和國內(nèi)宇數(shù)科技的機(jī)器人。這些機(jī)器人動作如此敏捷，背后隱藏著什么高科技？控制技術(shù)太復(fù)雜，一般不容易理解，但是機(jī)械原理比較簡單，大部分都是連桿 mechanisms。

下副為面接觸，耐磨；此外，轉(zhuǎn)動副和移動副的接觸面為圓柱面和平面，制造簡單方便，容易獲得較高的制造精度。由幾個剛性構(gòu)件通過低副連接而成的機(jī)構(gòu)稱為連桿 mechanism，其特點是構(gòu)件在平面內(nèi)運(yùn)動，也稱為連桿，連桿 mechanism。廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)、攪拌機(jī)、輸送機(jī)、橢偏儀、機(jī)械爪、成型機(jī)、窗戶、車門、機(jī)器人、折疊傘等。

(1)三維空間中任意兩軸之間的距離為某一值，兩軸之間的距離為兩軸之間的公共垂直線的長度。上圖中關(guān)節(jié)軸i1與關(guān)節(jié)軸I的公共垂直線的長度為ai1(下標(biāo))，為連桿 length。(2)αi1(下標(biāo))表示關(guān)節(jié)軸i1和關(guān)節(jié)軸I之間的扭轉(zhuǎn)角..(3)兩個相鄰連桿沿同軸方向的距離可以用一個稱為連桿 offset的參數(shù)來描述。關(guān)節(jié)軸I上的偏移連桿記錄為di。

所謂點算符，就是可以用齊次變換矩陣來平移和旋轉(zhuǎn)同一坐標(biāo)系中的點。注意，這個理解和前面兩個有很大不同。前兩個是描述兩個坐標(biāo)系之間的關(guān)系。在討論齊次變換矩陣對點的運(yùn)算時，我們的討論僅限于一個坐標(biāo)系。因此，每個機(jī)器人可以用四個運(yùn)動參數(shù)來描述。對于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，θi為關(guān)節(jié)變量，其他三個參數(shù)固定；對于移動關(guān)節(jié)，di是關(guān)節(jié)變量，其他三個參數(shù)是固定的。

ATHLETE(全地形六足地外探測器)機(jī)器人科學(xué)家新開發(fā)的對未來月球基地的建設(shè)和發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。NASA指出，ATHELE機(jī)器人的頂部可以安裝15噸重的月球基地裝置，可以在月球上自由移動，到達(dá)任何目的地。當(dāng)在水平面上時，運(yùn)動員機(jī)器人的輪子可以加速行進(jìn)；遇到復(fù)雜地形時，它靈活的六爪可以應(yīng)對各種地形。

更適合做自主機(jī)器人月球基地，目前正在測試中。運(yùn)動員機(jī)器人采用專為火星精神號和機(jī)遇號設(shè)計的編程軟件。這個機(jī)器人機(jī)芯的能量來自于太陽能電池板，最大行進(jìn)速度可以達(dá)到10公里/小時，雖然它的速度看起來有點慢，但是對于周長只有11000公里(地球周長為4萬公里)的月球表面勘測來說，完全可以勝任。宇航員可以生活在這個“游牧”的月球基地，隨意到達(dá)月球的任何表面。

自然界和人類社會中存在一些無法到達(dá)的地方和可能危及人類生命的特殊場合。如星球表面、災(zāi)害多發(fā)礦井、防災(zāi)救援、反恐斗爭等，不斷探索和研究這些危險環(huán)境，找到解決問題的可行途徑，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會進(jìn)步的需要。不規(guī)則地形和崎嶇地形是這些環(huán)境的共同特征，因此輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人的應(yīng)用受到限制。以往的研究表明，輪式移動模式在相對平坦的地形上行駛時具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，例如快速穩(wěn)定的移動速度和簡單的結(jié)構(gòu)和控制，但在不平的地形上行駛時，能量消耗會大大增加，而在松軟的地面或嚴(yán)重崎嶇的地形上，車輪的作用也會嚴(yán)重喪失，行駛效率也會大大降低。