Hexapod-Robotik

Ein Hexapod-Roboter ist ein mechanisches Fahrzeug, das auf sechs Beinen läuft. Da ein Roboter auf drei oder mehr Beinen statisch stabil sein kann, ist ein Hexapod-Roboter sehr flexibel in der Bewegungsmöglichkeit. Wenn die Beine behindert werden, kann der Roboter möglicherweise noch laufen. Darüber hinaus sind nicht alle Beine des Roboters für die Stabilität erforderlich. andere Beine können neue Fußpositionen erreichen oder eine Nutzlast manipulieren.

Viele Hexapod-Roboter sind biologisch durch die Fortbewegung von Hexapoda inspiriert. Hexapoden können verwendet werden, um biologische Theorien über die Fortbewegung von Insekten, die motorische Kontrolle und die Neurobiologie zu testen.

Designs
Hexapod-Designs variieren in der Beinanordnung. Von Insekten inspirierte Roboter sind typischerweise lateral symmetrisch, wie der RiSE-Roboter von Carnegie Mellon. Ein radialsymmetrischer Hexapod ist der ATHLETE (All-Terrain Hex-Legged Extra-Terrestrial Explorer) -Roboter bei JPL.

Typischerweise reichen die einzelnen Beine von zwei bis sechs Freiheitsgraden. Hexapod-Füße sind normalerweise spitz, können aber auch mit Klebstoff gekippt werden, um das Besteigen von Wänden oder Rädern zu erleichtern, sodass der Roboter bei flachem Boden schnell fahren kann.

Fortbewegung
Meistens werden Hexapoden von Gängen gesteuert, die es dem Roboter ermöglichen, sich vorwärts zu bewegen, sich zu drehen und möglicherweise einen Seitenschritt auszuführen. Einige der häufigsten Gangarten sind wie folgt:

Wechselstativ: 3 Beine gleichzeitig auf dem Boden.
Vierfüßler.
Crawl: Bewegen Sie jeweils nur ein Bein.

Die Gangarten für Hexapoden sind oft stabil, selbst in etwas steinigem und unebenem Gelände.

Bewegung kann auch nicht ausgeführt werden, was bedeutet, dass die Reihenfolge der Beinbewegungen nicht festgelegt ist, sondern vom Computer als Reaktion auf die erfasste Umgebung ausgewählt wird. Dies kann in sehr steinigem Gelände am hilfreichsten sein, aber bestehende Techniken zur Bewegungsplanung sind rechenintensiv.

Biologisch inspiriert
Insekten werden als Modelle ausgewählt, weil ihr Nervensystem einfacher ist als andere Tierarten. Komplexes Verhalten kann auch auf wenige Neuronen zurückgeführt werden, und der Weg zwischen sensorischem Eingang und motorischem Ausgang ist relativ kürzer. Das Laufverhalten von Insekten und die neuronale Architektur werden zur Verbesserung der Roboterbewegung eingesetzt. Umgekehrt können Biologen Hexapod-Roboter zum Testen verschiedener Hypothesen verwenden.

Biologisch inspirierte Hexapod-Roboter hängen weitgehend von den als Modell verwendeten Insektenarten ab. Die Kakerlake und das Stockinsekt sind die zwei am häufigsten verwendeten Insektenarten; beide wurden ethologisch und neurophysiologisch ausführlich untersucht. Gegenwärtig ist kein vollständiges Nervensystem bekannt. Daher kombinieren Modelle normalerweise verschiedene Insektenmodelle, auch die anderer Insekten.

Insektengänge werden normalerweise durch zwei Ansätze erzielt: die zentrale und die dezentrale Steuerungsarchitektur. Zentralisierte Controller spezifizieren direkt Übergänge aller Zweige, wohingegen in dezentralisierten Architekturen sechs Knoten (Zweige) in einem parallelen Netzwerk verbunden sind. Gangarten entstehen durch die Interaktion zwischen benachbarten Beinen.

Fußkoordination
Der Begriff “Fußkoordination” bezieht sich auf den Mechanismus, der für die Steuerung des Übergangs zwischen den Schritten verantwortlich ist. wenn man bedenkt, dass sich der Körper nicht dreht. Die meisten Ansätze versuchen, das Erscheinungsbild bekannter Insekten zu replizieren, beispielsweise die Form eines Tripods oder eines Tetrapoden. Es wurden jedoch andere Ansätze verwendet, um stabile Schritte zu finden. Zum Beispiel durch das Starten von Programmen mit genetischen Algorithmen oder durch Optimierung der Energie des Gehens.

Die Laufmuster von Insekten werden normalerweise durch zwei Ansätze ermittelt: zentrale und dezentrale Steuerungsarchitekturen. Die zentralisierten Steuerungen spezifizieren direkt die Übergänge aller Zweige, wohingegen in den dezentralen Architekturen sechs Knoten (Zweige) in einem parallelen Netzwerk verbunden sind; Die Schritte werden durch die Interaktion zwischen den benachbarten Beinen erzielt.

Controller der Pfote
Der Komplexität der Morphologie der Pfote sind keine Grenzen gesetzt. Beine, die auf einem Insektenmodell aufgebaut sind, haben jedoch normalerweise zwei bis sechs Freiheitsgrade. Beinabschnitte tragen typischerweise den Namen ihres biologischen Gegenstücks, der für die meisten Arten ähnlich ist. Vom Körper bis zum Ende der Pfote tragen die Segmente die Namen Coxa, Femur und Tibia. Typischerweise werden die Gelenke zwischen Coxa und Femur sowie zwischen Femur und Tibia als einfache Gelenke betrachtet. Die Artikulationsmodelle zwischen Körper und Coxa umfassen je nach Art und Brustbereich, an dem das Bein eingeschlossen ist, ein bis drei Freiheitsgrade.