1引言

這臺(tái)機(jī)器人看起來(lái)就像一只巨大的竹節(jié)蟲(chóng)。事實(shí)上，Hector（HExapodCognitiveauTonomouslyOperatingRobot，即自主認(rèn)知六腳操控機(jī)器人）的設(shè)計(jì)靈感正是來(lái)源于竹節(jié)蟲(chóng)這種昆蟲(chóng)，它具備極有彈性的關(guān)節(jié)和超輕的外骨骼。這臺(tái)六腿機(jī)驅(qū)動(dòng)器確保它能夠靈活地運(yùn)動(dòng)。

2介紹

Hector小心翼翼地越過(guò)重重障礙，動(dòng)作是如此優(yōu)雅，幾乎沒(méi)有任何其它機(jī)器人比得上。由AxelSchneider教授領(lǐng)導(dǎo)的比勒費(fèi)爾德大學(xué)“仿生機(jī)電一體化”研究小組根據(jù)竹節(jié)蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)特性研發(fā)了這一款六腿運(yùn)動(dòng)機(jī)器人。該機(jī)器人按原昆蟲(chóng)的20倍尺寸設(shè)計(jì)，最終長(zhǎng)度大約為90cm，看起來(lái)真的很像一只巨大的竹節(jié)蟲(chóng)。這項(xiàng)研究的目的是為了更好地了解這種昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)特性，并將它的基本協(xié)調(diào)機(jī)制應(yīng)用到技術(shù)系統(tǒng)中。此外，該研究小組還致力于進(jìn)一步拓寬對(duì)彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)控制基本設(shè)計(jì)理念的研究。這款機(jī)器人的超輕外骨骼采用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）制成。其腿部的所有驅(qū)動(dòng)部件及連接元件均為鋁合金材質(zhì)，且全部由比勒費(fèi)爾德大學(xué)自行設(shè)計(jì)制造。這臺(tái)機(jī)器人重12公斤，其獨(dú)特之處在于它裝備有多臺(tái)傳感器，并依據(jù)一種生物分散控制機(jī)制運(yùn)作。借助自行設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器和接觸傳感器，它可以在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)地面情況靈活地進(jìn)行調(diào)整。目前，Hector可以在輕微起伏的路面上行走，并能順利跨越比如臺(tái)階等較小的障礙。

3每條腿配備三臺(tái)麥柯升電機(jī)

運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的每條腿有三個(gè)關(guān)節(jié)，因此必須同時(shí)控制18個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。為達(dá)到這一目的，它的每條腿上都安裝有三臺(tái)麥柯升EC45盤(pán)式電機(jī)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率為50W，是一種不帶側(cè)接線板的特殊規(guī)格。18個(gè)腿關(guān)節(jié)通過(guò)受生物運(yùn)動(dòng)原理啟發(fā)的控制演算法進(jìn)行控制。為此，驅(qū)動(dòng)器中嵌入了配備相應(yīng)控制裝置的驅(qū)動(dòng)電子裝置。此外，自主研發(fā)的彈性體連接器也直接內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器中，從而使驅(qū)動(dòng)器更有彈性。對(duì)于研究小組來(lái)說(shuō)，所使用的電機(jī)必須具有體積小、扭矩高、重量輕的特點(diǎn)。“另外，電機(jī)長(zhǎng)度還必須盡可能短，因?yàn)槌渌蛩赝?，整個(gè)驅(qū)動(dòng)器的長(zhǎng)度也會(huì)限制機(jī)器人腿部的運(yùn)動(dòng)空間。因此我們選用了功率50W的EC45flat電機(jī)”，研究小組科研人員、Hector的設(shè)計(jì)者和制造者JanPaskarbeit解釋說(shuō)。

4簡(jiǎn)單的智力行為

盡管Hector在智力上遠(yuǎn)不如昆蟲(chóng)，但它卻能夠處理復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)，以協(xié)調(diào)腿部的運(yùn)動(dòng)。它可以獨(dú)立行走并對(duì)障礙物作出反應(yīng)。“不可否認(rèn)，昆蟲(chóng)具有一定的簡(jiǎn)單的智力。在此意義上，我們也可以說(shuō)Hector具有一種簡(jiǎn)單的智力。智力行為的一個(gè)重要特性便是能夠進(jìn)行短期的預(yù)先規(guī)劃。目前，我們正在對(duì)一種‘更高級(jí)’的機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，它將賦予機(jī)器人簡(jiǎn)單的預(yù)先規(guī)劃能力，使之在此意義上變得更為智慧”，Paskarbeit說(shuō)。到2017年，這種運(yùn)動(dòng)機(jī)器人將通過(guò)比勒費(fèi)爾德大學(xué)認(rèn)知互動(dòng)科技中心的專(zhuān)項(xiàng)合作項(xiàng)目獲得更多其它的功能。