一(yī)、移(yí)动(dòng)机器人(rén)的机构(gòu)
一(yī)般而言,移(yí)动机器(qì)人(rén)的移动(dòng)机构主要有轮式移动机构、履带(dài)式移动机构及足式移动机(jī)构,此外还(hái)有步进式移动机构、蠕动(dòng)式移动机构、蛇行式移动(dòng)机构和混合式移动机构,以适应不同的工(gōng)作环境和场合。一般室内移(yí)动机(jī)器人通(tōng)常采用轮式移动机构,室外(wài)移动机器人为了适应野(yě)外环境(jìng)的需要,多采用履带式移动(dòng)机构(gòu)。一些(xiē)仿生(shēng)机(jī)器人,通(tōng)常模仿某(mǒu)种生物运(yùn)动方式(shì)而采用相应的移动(dòng)机(jī)构,如机器蛇采(cǎi)用蛇(shé)行(háng)式移动机(jī)构(gòu),机器鱼则采用尾(wěi)鳍推(tuī)进式移动机构(gòu)。其中轮式(shì)的效率最高,但适应性能力相对较(jiào)差;而(ér)足式的移(yí)动适应能力(lì)最(zuì)强,但其效率最低。下面(miàn)介绍轮式移(yí)动机构和足式移动(dòng)机构。
1 轮式移动机构
轮式移动(dòng)机器(qì)人是移(yí)动(dòng)机器(qì)人中应用最(zuì)多的一种机器(qì)人(rén),在(zài)相对平(píng)坦(tǎn)的地面上,用(yòng)轮式移动(dòng)方式是相(xiàng)当优越的(de)。轮式移动机构根据车轮的多少有1轮、2轮、3轮、4轮及多轮机构。1轮及2轮移动(dòng)机构在(zài)实现上的(de)障碍主要是稳定(dìng)性问题,实际应用的轮式移动机构多(duō)采(cǎi)用3轮(lún)和4轮。3轮移动(dòng)机构一般是一个前轮,两个(gè)后轮。其中(zhōng),两个后轮独立动,前轮是万向轮,只起支(zhī)撑作(zuò)用,靠后轮的转速差实现转向(xiàng)。
4轮移动机构应用(yòng)最为广泛,4轮机构(gòu)可采用不同(tóng)的(de)方式实现驱动和转(zhuǎn)向(xiàng),既可以(yǐ)使用后轮分散驱动,也可以用(yòng)连(lián)杆(gǎn)机构实现4轮同步(bù)转向,这种方式比起仅有前轮转向的车辆可实现(xiàn)更小的转弯半径(jìng)。
2 足式移动机构(gòu)
履带式移动机构虽在(zài)高低不平的地面上可以运动,但是(shì)它的适应性不够好,行(háng)走时晃动较大,在软地面上(shàng)行驶时效率低。根据调查,地球上近(jìn)一(yī)半(bàn)的地面(miàn)不适合传(chuán)统(tǒng)的轮式或履带式(shì)车辆行走,但是一(yī)般的多足动物却(què)能在(zài)这些地方行动自如,显然,足式(shì)移动机构(gòu)在这样(yàng)的环境下有独特的优势。
足(zú)式(shì)移动(dòng)机构对崎岖路面具(jù)有很好的适应能(néng)力,足式运(yùn)动方式(shì)的立(lì)足点(diǎn)是离(lí)散的点,可以在可能到(dào)达的(de)地面上选择最(zuì)优(yōu)的支撑点,而轮式和履带式移动机构必须面临最坏(huài)地形上的几乎(hū)所(suǒ)有点(diǎn)。足式运动方式(shì)还(hái)具有主(zhǔ)动隔振(zhèn)能(néng)力,尽管(guǎn)地(dì)面高低不(bú)平,机身的(de)运(yùn)动仍然可以相当平稳。足式行走机构在不(bú)平地(dì)面和松软地面上的运动速度较高,能耗(hào)较少。
现有的足式移动(dòng)机器人的足数分别为单足、双足,三足、四足、六足、八(bā)足(zú),甚至更多。足的数目多,适(shì)合于重载和慢速运动(dòng)。在(zài)实际中(zhōng),由于双足和(hé)四足(zú)具有最好(hǎo)的适应性和灵活性,也最接近(jìn)人(rén)类和(hé)动物,所以用得最多。
二、移动机器人的分类
1 管道移动机(jī)器人
目前,管道的检测和(hé)维护多采用管道移动机器人(rén)来(lái)进行(háng)。管道移动(dòng)机器人是一种可沿管道内壁行走的(de)机(jī)械(xiè),它可以携带一种或多种传感器及操作装置,如CCD摄像机、位置和姿态传感(gǎn)器、超声传(chuán)感(gǎn)器、涡流传感(gǎn)器、管道清理装置、管道焊接装置、简单的操作机械手等,在操作(zuò)人员的(de)控制下进行管道(dào)检测维修作业。
2 水下移动机器(qì)人
21世纪是(shì)人类(lèi)开发海洋的(de)新世纪,进行海洋科学研(yán)究、海(hǎi)上石油开发、海(hǎi)底矿藏勘测、海底打捞救生等,都需要开(kāi)发海底载人潜水器(qì)和水下移动机器人技术(shù)。因此,发展水下机(jī)器人意(yì)义重大(dà)。水(shuǐ)下机器人的种类很多,如载(zǎi)人潜水器、遥(yáo)控有缆水下(xià)机器人、自主无(wú)缆水下机器人等。
3 空中移动机器人
空中移动机器人在通信(xìn)、气象(xiàng)、灾(zāi)害检测、农业、地质(zhì)、交(jiāo)通、广播电视(shì)等方面都有广泛的应用。目前其技(jì)术已趋成熟,性能(néng)日(rì)益完善,逐步向小型化、智能化、隐身化方向发展,同时(shí)与空中移动机器人相关(guān)的雷达、探测、测控、传输、材料等方面也正(zhèng)处于飞速发展(zhǎn)的阶段(duàn)。空中(zhōng)移动机器人(rén)主要分为仿昆(kūn)虫飞(fēi)行移动机器人、飞行(háng)移动机器人、四轴飞行器、微型飞行器等。微型飞行器的研(yán)制是一项包含了多种交又学科的高(gāo)、精、尖技术,其研(yán)究水平在一定程度上(shàng)可以反映一个国(guó)家在微电机(jī)系统技术领域内的实力,它的研制不仅是对其自身(shēn)问题的解决,更重要(yào)的(de)是,还(hái)能对其他许多相关技术领域的发展(zhǎn)起推动(dòng)作用,所以研制微型飞行器不管是从使用价值方(fāng)面(miàn)考虑,还是(shì)从推动技术(shù)发展考虑(lǜ),对(duì)于我们国家来说都是迫(pò)切需(xū)要发展的一项研究(jiū)工作。
4 军事(shì)移动机器(qì)人(rén)
军(jun1)事是目前机器(qì)人使(shǐ)用(yòng)较广泛的一(yī)个领域,随(suí)着现代战争逐渐向高新技术方向发展,机器人使(shǐ)用(yòng)将大(dà)大减少战场上(shàng)人员的(de)伤亡。军用(yòng)移动机器人有(yǒu)侦察机器人、爆炸物处理(lǐ)移动(dòng)机器人、救援(yuán)机(jī)器人(rén)、步兵支(zhī)援机器人和无人机(jī)等。
5 服务移动(dòng)机器人(rén)
服(fú)务机器人是(shì)一种半(bàn)自主或全自主工(gōng)作、为人类提供务的机(jī)器人,目前主(zhǔ)要有医用机器人(rén)、家(jiā)用(yòng)机器人、娱乐机器人、导游机器人、智(zhì)能轮椅等。智能轮(lún)椅是将智能移动机器人技术应用于电动轮椅,融合多种领域(yù)的研究,包括移动机器(qì)人视觉、移动机器人导航和定位、模(mó)式识别、多种传感器融合及用户接口等(děng),涉(shè)及机(jī)械(xiè)、控制、传感器、人工(gōng)智能等技术。
6 仿(fǎng)生移动机器(qì)人
仿生移动机器人是指模仿生物(wù)、从事生物特点工(gōng)作的移动机器(qì)人(rén)。有一些(xiē)蛇形移动机器人、蜘蛛移动机器人(rén)、壁虎移动机器人、机器蛙等仿生(shēng)移动机器人,在搜救、侦查(chá)方(fāng)面都有很好的应用价值(zhí)。
移动机(jī)器(qì)人种(zhǒng)类繁多,工厂中大量应用的自动导引小车还只是(shì)这个移(yí)动机(jī)器(qì)人大家庭中的一(yī)位成员。在不远(yuǎn)的将(jiāng)来,将有更多种类的移(yí)动(dòng)机器人在(zài)我们工作和生活中扮演着重要的角色。