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為什么四足機(jī)器人設(shè)計(jì)常借鑒狗的外形特征?

時(shí)間:2024-04-11 10:27:46來(lái)源:電子發(fā)燒友

導(dǎo)語(yǔ):?機(jī)器狗是機(jī)器人的一部分,被稱為“四足動(dòng)物”,意思很明顯是“四條腿”。四足機(jī)器人之所以多數(shù)被設(shè)計(jì)為狗,而不是馬或兔子,是因?yàn)槠涮赜械南ドw構(gòu)造。

  如果你對(duì)機(jī)器人非常感興趣,哦不,坦率地說(shuō),誰(shuí)能沒(méi)有興趣呢……那你肯定經(jīng)常聽到“機(jī)器狗”這個(gè)名稱。它們似乎無(wú)處不在,這就引出了一個(gè)問(wèn)題:為什么許多四足機(jī)器人設(shè)計(jì)成狗的樣子呢?

  為了回答這個(gè)問(wèn)題,我們采訪了兩位機(jī)器人領(lǐng)域的專家,IEEE高級(jí)會(huì)員劉明和IEEE會(huì)員Jayakrishnan Thrivikraman Nair。

  劉表示,機(jī)器狗是機(jī)器人的一部分,被稱為“四足動(dòng)物”,意思很明顯是“四條腿”。四足機(jī)器人之所以多數(shù)被設(shè)計(jì)為狗,而不是馬或兔子,是因?yàn)槠涮赜械南ドw構(gòu)造。

  “與馬前足膝朝前和后足膝朝后不同,狗的四肢膝一致朝后,該設(shè)計(jì)有助于‘狗形’機(jī)器人完成上樓任務(wù),有更大,更能避免撞擊的腿部活動(dòng)空間,”劉如此表示,“如波士頓動(dòng)力公司的Spot、麻省理工學(xué)院的cheetah3和Unitree的Go1,都采用了向后膝蓋設(shè)計(jì),這與狗的形狀和外觀一致?!?/p>

  “當(dāng)四足機(jī)器人執(zhí)行上樓任務(wù)時(shí),向后的肘部設(shè)計(jì)為腿部提供了更大的無(wú)碰撞工作空間,”劉說(shuō),“下樓時(shí),情況會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。膝蓋向前的設(shè)計(jì)變得更有優(yōu)勢(shì),因此上面提到的機(jī)器人傾向于向后走下樓。此外,還有四足機(jī)器人可以切換肘部的方向?!?/p>

  狗的腿更簡(jiǎn)單

  Nair表示,狗的重心往往較低,這使它們更穩(wěn)定。

  他說(shuō):“狗的前腿與高大動(dòng)物的前腿明顯不同,相比之下,最后一個(gè)環(huán)節(jié)的長(zhǎng)度相當(dāng)短。這也確保了前腿和后腿的形狀和比例相同,從而簡(jiǎn)化了硬件復(fù)制和步態(tài)控制?!?/p>

  四足機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

  機(jī)器狗最突出的用途之一是監(jiān)控和檢查。

  它們可用于搜索和救援行動(dòng),或用于對(duì)人類來(lái)說(shuō)太狹小或太危險(xiǎn)的地方。

  Nair說(shuō):“這是最簡(jiǎn)單的靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)形式,可以穿越具有挑戰(zhàn)性的地形。它提供了成本、可控性和在崎嶇地形上行走能力的最佳平衡。該設(shè)計(jì)有四條腿,可以以三種不同的步態(tài)移動(dòng):行走、小跑和疾馳?!?/p>

  兩條腿和四條腿機(jī)器人的比較

  “雖然兩足機(jī)器人也可以執(zhí)行類似的任務(wù),但兩足動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于四足動(dòng)物,”劉說(shuō),“此外,建造和維護(hù)雙足機(jī)器人的成本是四足機(jī)器人的幾倍?!?/p>

  四足機(jī)器人的缺點(diǎn)

  不過(guò),四足動(dòng)物也有著一些缺點(diǎn),”劉說(shuō),“它們的能量效率往往很低,大多數(shù)四足機(jī)器人只能連續(xù)工作一個(gè)小時(shí)。另外,這種機(jī)器人步態(tài)噪聲大,有些人可能難以忍受。這些不足將妨礙四足機(jī)器人更加廣泛地應(yīng)用于日常生活當(dāng)中?!?/p>

標(biāo)簽: 四足機(jī)器人

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