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    从1940年开始,科学家们就着手对足式机器人进行研究,并在机器人学理论上取得了极大地成就。大大提高了足式机器人的技术水平,足式仿生爬行机器人是机电一体化系统,涉及机械机构设计、运动控制技术研究、步态研究以及驱动能源研究等等。 27257
    1  国外研究现状
    近年来,对足式仿生爬行机器人分析比较透彻,成果颇丰的是日本的广濑福岛实验室。1976 年,东京工业大学广濑福岛实验室研制了出了 KUMO-I,随后不久又引入 GDA(Gravitationally Decoupled Actuation),借此开发出结构、控制越发简易的 PV-II 四足机器人。PV-II 带有脚部触觉等传感器,使得机器人可以进行爬楼梯运动。论文网
       KUMO-I 四足机器人
     图 1.1 KUMO-I 四足机器人             图 1.2  PV-II 型机器人
    在这之后的五年内,腿部具有垂直运动的机构 TITAN VI 被开发出来,如图1.3和1.4所示。TITAN VI 型机器人尺寸为高1.5米,宽1米,重190公斤。
                 
    图 1.3 TITAN VI 四足机器人                 图 1.4 TITAN VI 攀爬楼梯
    忍者I是能够在垂直的表面上爬行的机器人,如图1.5所示,长1.8米,宽0.5米,高0.4米,机器人重量45公斤。图1.10是经过改良的带有VM吸盘的忍者II四足机器人。
                 
    图 1.5 忍者 I 四足机器人             图 1.6 忍者 II 四足机器人
    近年来,电子信息技术的更新换代使得机器人学有了新的发展,人们对昆虫的研究更加透彻。在此基础上,国际上的学者们接踵研制出了很多具有优良机能的751足机器人[4]。
    1989年,美国 MIT 研发出了用于行星表面探测的751足机器人 Genghis(图1.7左),这个机器人的腿部有2个自由度[5]。由伺服电机驱动,它内部包含了触须传感器、加速度计和力矩传感器,能够在复杂地形中行走。随后 MIT 又研制出了751足机器人 Attila(图 1.7右),该机器人的腿部有三个自由度,具有很高的容错性[6]。
     
    图 1.7 Genghis 和 Attila机器人
    2  国内研究现状
    近几年,我国也进行了足式机器人的试验研究工作,如清华大学,华中科技大学,哈工大机器人所等单位。但是,我国开始时间较国外许多国家晚,在基础理论和研究成果上落后于发达国家,随着国家对机器人行业的重视力度逐渐加大,我国的机器人研究获得了飞速的发展[7]。
    上海交通大学,专研机器人时长达三年,终于在1991年建造出了我国第一台四足步行机器人。该机器人具备可以自由伸缩的腿部机构,每条腿3个自由度,全部机器人一共有12个自由度[8]。腿由钛合金制造,机器人的躯干是四方的方框形结构,刚强度很高,并且重量较轻。机器人重量为86公斤,尺寸为0.7米×0.45米×0.49米,步行速度0.25公里每小时。在1996年,上海交通大学设计并制造出了 JTUWM-III型机器人[9]。JTUWM-III型机器人腿部采用了开链式。机体重心显然比较高,基于仿生学知识构建的结构可以进行动态行走。如图1.8所示。
    图 1.8  JTUWM-III  四足机器人
        清华大学研制的四足机器人Biosbot[10],如图1.9所示,体形尺寸是0.4米×0.3米×0.3米,重量为5.7公斤。相比来说是一种非常轻的四足机器人,通过采用神经振荡子模型CPG(Central  Pattern  Generator)控制实现了对Biosbot的稳定步行控制,可实现步行、小跑等不同的运动姿态,在坡度较大和有障碍物的情况下,它都能够轻松应付。
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