2、无肢机器人：技术前沿与应用展望

无肢机器人：技术前沿与应用展望

在过去几十年里，无肢机器人已成为热门话题。尽管无肢机器人具有显著优势和潜在应用，但在开发过程中仍面临诸多挑战，如推进力不足、步态不稳定和有效载荷能力差等。合理的设计和高效的控制对无肢机器人的成功至关重要。下面将为你介绍无肢机器人的技术现状、推进类型以及可行的控制方法。

无肢机器人的研究背景与优势

在现代神经科学的发展进程中，运动研究的关键挑战在于确定肌肉、骨骼和神经系统之间的结构 - 功能关系。尽管可以基于肌电图（EMG）分析所产生运动的生理现象，但神经系统中神经回路的潜在机制仍未完全明晰。早在20世纪初，人们就发现脊髓可以在没有大脑指令的情况下产生运动模式。对各种脊椎动物的神经生物学研究表明，脊髓中存在一种称为中央模式发生器（CPGs）的神经回路。CPGs一方面可以产生有节奏的信号来控制肌肉活动，从而产生有节奏的运动模式，例如调整运动速度或改变步幅长度；另一方面，它能够对感觉反馈做出响应，改变运动模式，帮助动物在运动过程中适应周围环境。

受无肢运动优势的启发，研究人员几个世纪以来一直致力于开发无肢机器人，并将这些运动应用于相应的机械模型。无肢设计在处理复杂环境时具有显著优势，而传统的带附属物（如轮子或腿）的机器在这些环境中往往难以通行。与轮式和腿式机器人相比，无肢机器人具有以下潜在优势：
- 稳定性 ：无肢机器人模仿无肢动物的形态，自然继承了其配置特征，包括分散的身体质量、较低的重心和多个接触点。因此，这类机器人无需担心稳定性问题。相比之下，轮式和腿式机器人的稳定性是一个重要问题，如果质心超出接触点范围，它们会受到地面冲击并可能翻倒。
- 地形适应性