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六足机器人

六足机器人(Hexapod robotics)是一种六腿行走的机械车辆。 由于机器人可以在三条腿或更多条腿上静态稳定,因此六足机器人在移动方式上具有很大的灵活性。 如果腿被禁用,机器人仍然可以行走。 此外,并非所有机器人的腿都需要稳定性; 其他腿可以自由地到达新的脚位置或操纵有效负载。

许多六足机器人在生物学上受到Hexapoda运动的启发。 Hexapods可用于测试关于昆虫运动,运动控制和神经生物学的生物学理论。

设计
Hexapod设计的腿部排列各不相同。 昆虫式机器人通常是横向对称的,例如Carnegie Mellon的RiSE机器人。 径向对称的六足机器人是JPL的ATHLETE(全地形六足外地探测器)机器人。

通常,各个腿的范围从2到6个自由度。 六脚脚通常是尖头的,但也可以用粘性材料倾斜以帮助爬墙或车轮,这样机器人可以在地面平坦时快速行驶。

运动
大多数情况下,六足动物是由步态控制的,这使得机器人可以向前移动,转向,也许可以向前移动。 一些最常见的步态如下:

交替三脚架:一次在地上3条腿。
四足动物。
抓取:一次只移动一条腿。

即使在略微多岩石和不平坦的地形中,六足动物的步态通常也是稳定的。

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运动也可以是非运动的,这意味着腿部运动的顺序不是固定的,而是由计算机响应于所感测的环境而选择。 这在非常多岩石的地形中可能是最有用的,但是用于运动规划的现有技术在计算上是昂贵的。

生物学启发
选择昆虫作为模型,因为它们的神经系统比其他动物物种更简单。 此外,复杂行为可归因于少数神经元,感觉输入和运动输出之间的路径相对较短。 昆虫的行走行为和神经结构用于改善机器人的运动。 相反,生物学家可以使用六足机器人来测试不同的假设。

生物启发的六足机器人在很大程度上取决于用作模型的昆虫物种。 蟑螂和棒状昆虫是两种最常用的昆虫物种; 两者都已在道德和神经生理学上进行了广泛的研究。 目前还没有完整的神经系统,因此,模型通常结合不同的昆虫模型,包括其他昆虫的昆虫模型。

昆虫步态通常通过两种方法获得:集中式和分散式控制架构。 集中控制器直接指定所有支路的转换,而在分散架构中,六个节点(支路)连接在并行网络中; 步态由相邻腿之间的相互作用产生。

足部协调
“足部协调”一词是指负责控制足迹之间过渡的机制; 考虑到身体不转身。 大多数方法试图复制已知昆虫的外观,例如三脚架或四足形状。 然而,其他方法已被用于找到稳定的步伐; 例如,通过使用遗传算法启动程序或通过优化步行能量。

昆虫的行走模式通常通过两种方法获得:集中式和分散式控制架构。 集中控制器直接指定所有支路的转换,而在分散架构中,六个节点(支路)连接在并行网络中; 由于相邻腿之间的相互作用,获得了节奏。

爪子的控制器
爪子的形态复杂性没有边界。 然而,建立在昆虫模型上的腿通常具有2到6个自由度。 腿段通常具有其生物对应物的名称,对于大多数物种而言是相似的。 从身体到爪子的末端,这些部分带有髋,股骨和胫骨的名称; 典型地,髋关节和股骨之间以及股骨和胫骨之间的关节被认为是简单的铰链。 身体和髋关节之间的关节模型包括一到三个自由度,这取决于腿被包围的物种和胸段。

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