23、电击除草移动机器人与复合连杆关节机构的创新设计

电击除草移动机器人与复合连杆关节机构的创新设计

1 电击除草移动机器人的设计概述

电击除草移动机器人的设计从分析最佳电击策略开始。研究人员对三叶草植物进行了不同测试，以确定哪种形状的电极最有效。接着，分析并选择了电极在机器人上的最佳布置方式。最后，开展了移动机器人的初步设计工作。虽然初始测试显示出了有希望的结果，但还需要使用该移动机器人进行更多实验，以巩固这些结果，并在可能的情况下测试不同的电击策略。

2 人形机器人关节机构的研究背景

2.1 传统机器人的局限

近年来，能够执行各种动态动作的人形机器人不断涌现，例如本田的 ASIMO 能进行跑跳，波士顿动力的 Atlas 实现了跑步和跑酷等动作。然而，这些机器人仅依靠执行器移动，需要消耗大量能量。

2.2 人类运动的启示

人类在运动时，除了肌肉输出，还能通过肌腱储存和释放能量，实现高效且动态的运动。特别是在跑步时，膝关节和踝关节表现得像扭转弹簧，其准刚度会根据速度适当改变。此前研究人员通过串联执行器和弹性元件，模仿人类的肌肉 - 肌腱单元，开发出能实现高效动态运动的关节机构，还能让关节准刚度可变，根据反冲强度储存和释放最大能量。但这种串联方式使机构变得庞大、沉重，运动部件增多，导致可控性下降。

2.3 连杆机构的优势

连杆常被用作将驱动力传递到关节的元件，它能传递较大的力，可实现减速后的动力传输，使关节更小、更轻。而且，通过适当设置连杆长度，连杆可以改变其减速比，这一特性非常适合像人类关节那样扭矩和角速度随角度变化的情况。在连杆中，5 杆连杆在固定连杆姿态时所需的两轴控制较少，可看作通过两个输入控制一个轴。这两个输入