4、多足机器人研究综述

多足机器人研究综述

1 多足机器人运动学

多足机器人的运动学研究大多基于将其视为并联机构系统，但实际上，与Gough - Stewart平台等并联机构机器人相比，多足机器人的运动学要复杂得多。这是因为系统中自由度增加，而且行走机器人腿部的放置和抬起会改变机构的整体拓扑结构。同时，由于驱动关节数量较多，多足机器人的控制也比并联机器人复杂得多。

1.1 现有运动学模型的问题

一些研究者开发的多足机器人运动学模型进行了简化假设，如假设躯干在不同速度下处于稳态、躯干的俯仰和滚动角度为零、支撑阶段腿部位置不变（无滑动）等。部分研究者尝试用螺旋理论和向量代数研究，还有人用Denavit - Hartenberg参数建模推导运动学方程。多数研究将躯干、摆动腿和支撑腿分开处理来建立运动学模型，但这无法准确描述机器人系统的实际运动行为。实际上，摆动腿的运动不仅取决于自身关节的运动，还与支撑腿的运动以及躯干在三维笛卡尔空间中的角运动（滚动、俯仰、偏航运动）有关。因此，在建立系统运动学模型时，无法避免各腿之间的相互依赖关系。此外，还需要通过适当的步态序列来处理腿部运动的同步问题。

1.2 现有研究的局限性

目前的研究主要集中在平坦地形上六足机器人的设计和步态生成，所开发的控制算法也主要适用于平坦地形，尽管有一些针对不平坦地形的研究，但这些模型仍不足以适用于各种地形。而且，运动学模型是针对某些特定类型的运动（如直线前进、螃蟹运动或转弯运动等）在平坦地形上开发的。随着技术的进步，有必要扩展机器人的能力，使其能够完成适合的实际任务，许多任务需要在三维笛卡尔空间中进行轨迹跟踪，但这方面的研究还不够全面。一个理想的运动学模型应该能够模拟真实机器人在任何空间环境中与