18、工业4.0混合四足移动机器人的设计与自动化

工业4.0混合四足移动机器人的设计与自动化

1 引言

全球制造业正步入被广泛称为工业4.0的新时代，在这个时代，机器人技术、自动化和人工智能等创新技术发挥着越来越重要的作用。全球活跃工业机器人数量每年约增长14%，自动化持续催生具有更高效用和功能的新型机器人。

工业机器人若要成为工业4.0的组成部分，必须满足一定要求。在工业中，移动机器人用于执行如将物品从一个位置反复搬运到另一个特定位置、监控生产线等任务。然而，移动机器人面临的一个难题是可能无法跨越障碍物。漫游车和无人地面车辆能够在复杂地形的户外环境中执行任务，但它们的能力也存在局限性，例如难以攀爬楼梯、在不连续地形上机动等。

现有移动机器人要么任务特定，要么成本高昂。仓库中使用的工业机器人是为满足特定标准而设计的，只能在室内有效运行，而像波士顿动力的Spot四足机器人售价高达7万美元，让大多数人难以承受。尽管正在开发一些具有成本效益的替代方案，但这往往以牺牲模块化和降低有效载荷为代价。

混合四足移动机器人将轮式移动与四足行走机制相结合。此前已有多项工作对轮式与四足行走机制的结合进行了测试和验证。本文提出的系统独特但机械结构复杂，没有在关节或轮子上设置执行器，而是通过主底盘框架中的执行器和复杂的机械传动来驱动。还有其他混合四足机器人，如苏黎世联邦理工学院的ANYmal，其使用三个执行器来驱动关节，轮子上还配备轮毂电机，这使得控制系统复杂且功耗大。

该机器人在基础配置下可用于监视、测绘、侦察和远程操作检查。其模块化设计允许轻松集成各种附加系统，如铰接式机械臂、炮塔系统、成像和测绘系统等。此外，它还可应用于建筑、救援行动，配备合适附件后还能在两栖模式下使用。该机器人还可用于探索未知地形，它具有