4、蛇形机器人研究综述：从环境感知到运动控制

蛇形机器人研究综述：从环境感知到运动控制

蛇形机器人作为一种具有独特运动能力的机器人，在许多领域展现出了巨大的应用潜力。本文将对蛇形机器人的环境感知、运动控制等方面的研究进行综述，并介绍相关研究的范围和本书的结构。

1. 蛇形机器人的环境感知

蛇形机器人的环境感知研究相对有限。早期，Hirose在1972年开发的轮式蛇形机器人配备了接触开关，使其能够对外部障碍物表现出侧向抑制。此后，许多研究致力于改进蛇形机器人的环境感知能力。
- 力传感器的应用 ：Fjerdingen等人和Liljebäck等人提出了带有力传感器的圆柱形模块蛇形机器人，这些力传感器系统能够检测并在一定程度上评估关节模块特定区域所受外力的大小。Taal等人展示了一种每个轮轴都配备三轴力传感器的主动轮蛇形机器人，该力传感器基于光学距离测量来测量轮轴上的平移力。
- 接触开关的使用 ：Bayraktaroglu提出了一种无轮蛇形机器人，配备接触开关，通过推动接触开关检测到的钉子来实现向前推进。
- 应变计传感器 ：Chen等人提出了一种带有被动轮和应变计传感器的蛇形机器人，应变计传感器能够成功测量轮子上的约束力。
- 电容式接触传感器 ：Andruska和Peterson提出了一种电容式接触传感器的初步设计，可包裹在蛇形机器人的每个模块上。

2. 蛇形机器人运动控制的相关研究

蛇形机器人运动控制的研究主要集中在基于侧向波动的控制器上，这是蛇形机器人最常见的运动形式。以下是不同场景下的运动控制研究：