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5神秘的蜘蛛侠特种六足机器人

发布时间: 2020-09-28 15:54:01   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

随着智能控制领域的快速发展和机器人的广泛应用,人们期望机器人具备更强的自主操作能力,在更多领域代替人类完成更加复杂的操作任务。六足机器人是通过模仿蜘蛛、螃蟹等多足生物的外形结构及运动学原理设计而成,同时设计者又希望六足机器人像电影《蜘蛛侠》里面的主角一样,在危机时刻拯救人类,给大家带来幸福感和安全感,所以很多人称其为蜘蛛机器人或蜘蛛侠机器人。

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蜘蛛侠和螳螂

在人类赖以生存的地球上,绝大多数环境都是凹凸不平的非结构环境,甚至存在一些人类无法到达的地方和可能危及人类生命的特殊场合,如战争留下的地雷区、地震后的灾区、火灾第一现场、灾难发生矿井、防灾救援和反恐斗争等。如何对这些具有一定危险的环境进行不断地探索和研究,寻求一条解决问题的可行途径成为人们关注的问题和科学家们的研究热点。

地形不规则和崎岖不平是这些环境的共同特点。从而使汽车一样的轮式机器人和拖拉机一样的履带式机器人难以在凹凸不平的复杂路况下移动和运输。科学家们研究表明汽车一样的轮式移动方式在公路这样平坦的地形上行驶时,速度比较快、而且行驶平稳,结构和控制也较简单,但在不平地面上行驶时,能耗将大大增加,而在松软地面或严重崎岖不平的地形上,车轮的作用也将严重丧失移动效率大大降低。为了改善轮子对松软地面和不平地面的适应能力,坦克、拖拉机一样的履带式移动方式应运而生。但这样的移动机器人在不平地面上的机动性仍然很差行驶时机身晃动严重,而且地形适应能力较差。

多足移动机器人与轮式、履带式移动机器人相比在凹凸不平的路面具有独特优越性能。多足步行机器人的运动轨迹是一系列离散的足印运动时只需要离散的点接触地面对环境的破坏程度也较小可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点对崎岖地形的适应性强。可以像蜘蛛和螃蟹一样到处爬行移动。

六足机器人外形和机械结构的制作需要进行仿生学研究,研究多足生物时,可以用高倍摄像机拍摄记录蜘蛛螃蟹每条腿的长度比例、粗细以及它的运动状。再通过三维建模和力学仿真分析,从蜘蛛和螃蟹的行走方式中获取机械结构和运动学设计,从人脑神经中枢的运作模式中借鉴控制算法和驱动模式设计,完成了结构设计,制作出机器人的样机。

在仿生学研究生物的时候,如六足昆虫有3对腿,在前胸、中胸和后胸各有一对,我们相应地称为前腿、中腿和后腿。每条昆虫的腿都由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。基节是昆虫腿中最基部的一节,多粗短。转节常与腿节紧密相连而不活动。腿节是其中最长最粗的一节。第四节叫胫节,一般比较细长,长着成排的刺。第五节叫跗节,一般由2-5个亚节组成﹔为的是便于行走。六足机器人根据地面支持足的数量,分为三足、四足和五足步态。其中三足步态是六足动物稳定行走时,移动速度最快的一种步态,其最大特点是移动过程中每一步是三条腿在地面,形成稳定的三角形支撑结构支撑机器人的重量,另外三条机器人腿抬起、摆动、落地并形成一个新的三角形支撑结构,如此交替,广泛应用于六足机器人移动步态规划,其腿部状态只有2种:支撑状态和摆动状态。

科学家最新研制很多功能非常强大的六足机器人。比如美国宇航局研发的ATHLETE全地形六足地外探测器机器人。它对于未来月球基地建设和发展充当着至关重要的角色。美国宇航局指出,ATHLETE 机器人顶部可放置15吨重的月球基地装置,它可以在月球上任意移动,能够抵达任何目的地。当在水平表面上时,ATHLETE机器人的车轮可加快行进速度;当遇到复杂的地形时,其灵活的6个机器人腿可以适应各种地形。相当于月球表面的移动城堡。

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ATHLETE月球车

国内也有很多知名的六足机器人,比如南京大学、西南科技大学和南京蜘蛛侠智能机器人有限公司等单位参与研发的大型、中型和小型三种型号的基于机器视觉与自主导航的蜘蛛侠全地形特种机器人入选了2018年中国双创周颠覆性创新榜,可用于地震、火灾、矿难等灾后的侦查救援工作。

当地震发生之后,救援队在第一时间通过直升机把小型机器人投放到灾区,了解灾区情况并反馈到指挥中心。它们携带生命检测仪,巡逻灾区,检测伤员,并把伤员情况和路况信息反馈到指挥中心,待这些作业完成后,我们的小型机器人将启动对话功能对伤员进行安抚,提供一些基本的自救措施,给他们传递温暖和希望。整个救援过程是一群机器人相互协作展开,主要利用机器人的集群技术来实现联动救援,提高救援效率。

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大型蜘蛛侠机器人

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中小型蜘蛛侠机器人

指挥中心是整个救援行动的大脑,首先由机器人完成基本作业(图像技术识别灾情、智能对话传播灾情),然后由指挥中心利用一系列辅助手段,对一线的机器人提供信息增援,制定下一步的救援策略,在这样一个不断深入的信息交互过程中,逐步推进灾区的救援工作。

随着科技的发展和进步,机器人将成为我们生活中的一部分,掌握机器人核心技术,让中国成为人工智能强国,我们一起努力奋斗!