足式行走机构的设计和优化

足式行走机构即所谓的步行机器人，其步行移动方式模仿人类或动物的行走机理，用腿脚走路。它不仅能在平地上行走，而且能在凹凸不平的地面上行走，甚至可以跨越障碍、上下台阶，对环境的适应性强，智能程度相对较高，具有轮式行走机器人无法达到的机动性和独特的优越性能。但对设计和制作者来说，步行机器人的研究极具挑战性，其主要难点在于各个腿关节之间的协调控制、机身姿态控制、转向机构设计和转向控制、动力的有效传递和行走机构机理设计。

足式行走机器人的种类很多，一般可分为两足机器人和多足机器人，如图2-69所示。一般将具有两腿机构的移动机器人叫作两足机器人，这种机器人基本上是近似或模仿人的下肢机构形态而制成。三足及以上的机器人称为多足机器人，主要研究模仿四足和六足动物的各种步态，其具有复杂的步态规划。

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图2-69　足式行走机器人

步行机器人的机构复杂，由于其运动学及动力学模型复杂，控制难度较大。从移动的范围来讲，车轮形及履带形的移动机构一般只能前后、左右移动，虽然能够应付一定的坡度和凹凸表面，但是车体与移动机构始终保持着固定的位置关系。而步行机器人的移动却有着很大的不同，它可以在保持身体姿态不变的前提下，既能前后、左右移动又能沿着楼梯拾级而上，从这一点来看，步行机器人的移动是三维空间移动。另外，要控制它的步行和不倾倒有很大的难度，目前实现上述功能的机器人很少。正因如此，步行移动方式在机构和控制上最复杂，技术上也不成熟，不适用于对灵活性和可靠性要求较高的场合。

综上所述，在轮式机器人设计中可通过具体的课题来决定采用几轮。轮式机器人是使用最为普遍和方便的一类机器人，它为机器人设计者提供了一定指导。