自然界中的各种生物通过物竞天择和长期进化,对外界环境产生了极强的适应性,在能量转换、运动控制、姿态调节、信息处理和方位辨别等方面表现出了高度的合理性,已日益成为人类开发先进技术装备的参照物。仿生机器人便是仿生学与机器人学相结合的产物,通过对生物的性能和行为进行模仿,将其结构特征、运动机理、行为方式应用于机器人的设计中,研制具有某些生物外部形状或机能的机器人系统,以提高机器人的运动特性和工作效率。在2006 IEEE机器人学与仿生学国际学术会议上,与会的机器人学专家指出,“模仿生物的身体结构和功能,从事生物特点工作的仿生机器人,有望代替传统的工业机器人,成为未来机器人领域的发展方向”。
如今,对机器人的研究已经从结构环境下的定点作业中走了出来,正在向非结构环境下的自主作业方向发展。据调查,地球上近一半的地面传统的轮式或履带式车辆不能到达,而很多足式动物却可以在这些地面上行走自如。多足式机器人的运动方式具有其他地面推进方式所不具有的独特优越性能,主要表现在:运动方式具有较好的机动性,即具有较好的对不平地面的适应能力,这一运动方式的立足点是离散的,可以选择地面上最优的支撑点,还可以通过松软地面或跨越较大的障碍;运动系统可以主动隔振,即允许机身运动轨迹与足端运动轨迹解耦,尽管地面高低不平,机身运动仍可做到相当平稳;多足式机器人在不平地面和松软地面上的运动速度较高,而且能耗较少。因此,仿生多足式机器人在战地侦查、防灾救险、星球探测等领域有着广阔的应用前景。仿生多足机器人及其相关技术的研究已成为机器人研究领域的热点。
但是,纵观国内外仿生多足式机器人的研究状况,存在如下不足之处:首先,片面强调外观相似,而忽略了功能仿生,从而限制了仿生机器人性能的发挥;其次,部分仿生多足式机器人机动性能较好,但稳定性较差;再次,仿生多足机器人所携带的传感探测设备抗干扰能力差,不利于其在非结构环境中作业。(www.xing528.com)
针对上述问题,项目组本着“自主创新和技术集成相结合、理论分析与工程实践相结合、计算机仿真模拟与实际测试相结合”的原则,设计并研制了新型仿生六足机器人。新型仿生六足机器人具有外观新颖、运动灵活、隐蔽性好、稳定性高等优点,同时还具有良好的越障和避障能力,可适应复杂的非结构化地形,能够实现自主定位和目标识别,在星球探测、战地侦查和防灾救险等领域有着广泛的应用前景。此外,仿生六足机器人是一种集仿生技术、机械设计、智能控制、传感探测、信息处理等多种学科为一体的新型光机电一体化装置,是新理论、新方法、新技术探索和实现的理想平台,它所涉及的关键技术、试验方法和研究思路对其他相关项目的研究也具有很好的借鉴意义。因此,仿生六足机器人及其相关技术具有很高的理论研究价值和工程实现意义,新型仿生六足机器人的研制成功对提高我国仿生多足机器人的整体研究水平具有重要的推动作用。
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