Легкий робот

Легкие роботы — это тип мобильного робота, который использует механические конечности для движения. Они более универсальны, чем колесные роботы, и могут пересекать множество разных ландшафтов, хотя эти преимущества требуют повышенной сложности и энергопотребления. Легатые роботы часто имитируют животных, которые являются животными, например людьми или насекомыми, в примере биомимики.

Типы
Легированные роботы могут быть классифицированы по количеству конечности, которые они используют, что определяет доступные походки. Многоногие роботы имеют тенденцию быть более стабильными, в то время как меньше ног придает большую маневренность.

Одноногий
Одноногие или роботы-роботы используют прыгающее движение для навигации. В 1980-х годах Университет Карнеги-Меллона разработал одноногий робот для изучения равновесия. Еще один пример — SALTO Беркли.

Двуногий
Двуногие или двуногие роботы демонстрируют двуногий ход. Таким образом, они сталкиваются с двумя первичными проблемами:

контроль устойчивости, который относится к балансу робота и
управление движением, которое относится к способности робота двигаться.

Контроль стабильности особенно затруднен для двурядных систем, которые должны поддерживать равновесие в направлении вперед-назад даже в покое. Некоторые роботы, особенно игрушки, решают эту проблему большими ногами, что обеспечивает большую стабильность при уменьшении подвижности. В качестве альтернативы более совершенные системы используют такие датчики, как акселерометры или гироскопы, чтобы обеспечить динамическую обратную связь таким образом, который приближается к балансу человека. Такие датчики также используются для управления движением и ходьбы. Сложность этих задач поддается компьютерному обучению.

Простое двуносное движение может быть аппроксимировано скользящим многоугольником, где длина каждой стороны совпадает с длиной одного шага. По мере увеличения длины шага число сторон увеличивается, и движение приближается к кругу круга. Это связывает двунаправленное движение с колесным движением как ограничение длины шага.

Двуногие роботы включают:

Атлас Boston Dynamics
Игрушечные роботы, такие как QRIO и ASIMO.
Робот NASA Valkyrie, предназначенный для помощи людям на Марсе.
Пинг-понг играет TOPIO-робот.

На четырех ногах
Четвероногие или четвероногие роботы демонстрируют четвероногие движения. Они выигрывают от повышенной стабильности над двуногими роботами, особенно во время движения. На медленных скоростях четвероногий робот может перемещать только одну ногу за раз, обеспечивая стабильный штатив. Четырехногие роботы также получают более низкий центр тяжести, чем системы с двумя ногами.

Четырехногих робота включают:

Серия TITAN, разработанная с 1980-х годов лабораторией Hirose-Yoneda.
Динамически стабильный BigDog, разработанный в 2005 году Boston Dynamics, Лабораторией реактивного движения НАСА и Гарвардским университетом Concord Field Station.
Преемник BigDog, LS3.

Шесть-турецки
Шестиногие роботы или шестипотоки мотивированы стремлением к еще большей стабильности, чем двуногие или четвероногие роботы. Их окончательные проекты часто имитируют механику насекомых, и их походки можно классифицировать аналогичным образом. Они включают:

Волновая походка: самая медленная походка, в которой пары ног двигаются в «волне» от спины к фронту.
Поездка на штатив: несколько более быстрый шаг, когда три ноги двигаются одновременно. Остальные три ножки обеспечивают стабильный штатив для робота.

Роботы с шестью ногами включают:

Odex, 375-фунтовый гексапод, разработанный Odetics в 1980-х годах. Odex отличился своими бортовыми компьютерами, которые контролировали каждую ногу.
Чингис, один из самых ранних автономных шестиногих роботов, был разработан в Массачусетском технологическом институте Родни Брукс в 1980-х годах.
Современная серия игрушек, Hexbug.

Восьминогие
Восемь ножных роботов-роботов вдохновлены пауками и другими паукообразными, а также некоторыми подводными ходоками. Они обеспечивают самую большую стабильность, которая позволила некоторым ранним успехам с роботами-ногами.

Восемь ножных роботов включают:

Данте, проект Университета Карнеги-Меллона, разработанный для изучения горы Эребус.
T8X, коммерчески доступный робот, предназначенный для подражания внешнему виду и движениям паука.

Гибриды
Некоторые роботы используют комбинацию ножек и колес. Это дает машине скорость и энергоэффективность колесной локомоции, а также мобильность плавучего судоходства. Одним из примеров является ручка Boston Dynamics ‘, двуногий робот с колесами на обеих ногах.

Ходьба

Статическая прогулка
Статическая ходьба — это когда центр тяжести робота всегда находится над ногами, так что он не может упасть без воздействия внешней силы.

Динамическая ходьба и бег
Динамическая ходьба — это когда центр тяжести робота также может находиться вне зоны ног без падения робота. Фактически, можно было бы говорить о «контролируемом падении», когда робот внезапно остановился.

Динамическая ходьба — это когда движение, необходимое для поддержания скорости, приводит к тому, что ни одна нога робота не касается земли.

Статические мобильные роботы
Классический ходячий робот состоит из приводов, датчиков и компьютерного управления. «Ножки» обычно перемещаются серводвигателями, так что заданная программа движения разматывается.

Двухногий статический пешеходный робот
Робот ASIMO движется с максимальной скоростью 6 км / ч, размером 1,30 м и весом 52 кг, и ему требуется много электроэнергии. Особой способностью его является то, что он может подняться по лестнице.

Шестиногий ходячий робот
Конструкции с шестью ногами являются идеальной основой для статически стабильных пешеходных роботов. Поэтому они подходят для движения на неровной местности. Есть две походки (последовательность движений ног):

Штатив-курс
Тетраподный переход

Штатив-штатив имеет три ноги на земле в любой момент (пример: индийское насекомое-палочка с 3-мя стойками и тремя качающимися ногами).

Четвероногая походка всегда имеет четыре ноги на земле (4 ноги, 2 качающиеся ноги).

В случае гетры с шестью ортогональными ножками дифференциация также производится в соответствии с принципом движения ног, кроме последовательности движений ног:

Последователи (следуйте за лидером) (например, штатив, зубчатая передача)
Круглый ходунок
Веб-бегун (ткацкий ходок)

Шестиногие существа выступают в качестве последователей. Одна нога следует (в любом порядке) другой. Машины могут делать больше. В круговом бегуне три ноги правой стороны имеют общую ось вращения — как руки часов (соответствующие левым ногам). Самая задняя нога качается перед самой передней ногой. Но как последняя нога проходит две другие ноги? Он просто качается под животом (платформа робота).

Веб-бегун также выполняет биологически невозможное движение. В веб-бегуне все шесть ног сидят на общей вертикальной оси в центре платформы. Каждая нога может полностью блуждать по всему телу (это делает возможным горизонтальное телескопическое движение). Ноги перемещаются из своего заднего положения в крайнее положение, бегая по двум другим ногам снаружи.

При ходьбе по неровной местности крайне важно, чтобы робот находил безопасную точку приземления в пределах своего размера шага (область выбора опоры), не отклоняясь слишком далеко от направления основного направления.

Динамический ходячий робот
Пассивные динамические бегуны
Бегущие роботы, которые могут двигаться без источника энергии, основаны на игрушке, изобретенной 150 лет назад. Он просто должен был быть запущен, а затем мог бежать по маленькому склону в одиночку. Чтобы сделать это, игрушка скачет справа налево и немного откидывает ногу вперед. Затем он качается слева направо, а другая нога качается вперед.

Благодаря этой конструкции игрушка может эффективно работать энергоэффективно и служить стартовой моделью для технически продвинутых роботов. В 1980-х годах Тад МакГир использовал принцип маятника для стабилизации движений, который был реализован в этой игрушке. Больше не сложная и медленная система управления в захваченном компьютере не должна приводить робота к работе, но структура костно-мышечной системы должна стабилизировать работающего робота без дополнительных действий. Если конструкция простой игрушки дополнена «бедрами» или «подвижными ногами», тогда такие ходячие роботы нуждаются только в энергии, когда ускоряют движущиеся массы и не больше, чем у ранних роботов при торможении.