一般的機器人研究分為輪行與足行兩種形式:
輪行機器人以輪的方式移動,具高機動性、運動噪音低、結構簡單及製作成本較低,許多學者投入無人式自走車,自動導航車與輪椅機器人等的研究,但輪行機器人在適應地形上較差,不易穿越大於輪子半徑的高度障礙,以及鬆軟的路面的行駛。
足行機器人以跨步的方式到運動目的,具有適應崎嶇地形的能力,可應用於複雜地形如:樓梯、沙漠、壕溝等,近來逐漸受到重視。不過由於機構的自由度多,相對控制上較複雜。
一般足行機器人的足部設計可分為串列式與並列式兩種:
串列式機器足是單零件以單馬達控制的形式,此種機器人以型態控制為主,例如二足人型機器人與機器寵物等。因為在每個關節上均有動力的存在,所以在定位的自由度較佳,但在程式與電路上的控制相較的複雜。
並列式足行機器人,是多零件以單馬達控制的形式,此類型機器人以機構型態為主體,利用連桿的方式可達到近似動物行走的規律與循環,以減少動力源的數目,所以在程式設計與電路控制較容易,但多為單純的反覆跨步機構,在步長控制上受到限制,常應用成本較低的機器動物玩具。
串列式足行機器人VS並列式足行機器人
串列式足行機器人VS並列式足行機器人
串列式足行機器人VS並列式足行機器人
足行機器人依其行走足的數目大致可分成二足機器人、四足機器人、六足及多足機器人。由於二足機器人多模仿人形設計,屬於串聯式的連桿機構,為高度非線性且不易穩定的系統,平衡的困難度較高,需使用多軸多自由度多伺服控制器,在運算上較為複雜,屬於足行機器人中成本與困難度較高。
六足機器人多模仿昆蟲的走路型式,具有較高的穩定度,可在崎嶇不平的地形中活動。這種設計具有較高的穩定性,但由於足的數量與自由度太多,控制上隨著複雜,行進的速度相對變慢。
四足機器人則介於兩足機器人及六足機器人之間,主要優勢在於具有高於兩足機器人的穩定度與高於六足機器人的行進速度。其中並列式四足連桿機構行走機器人,在步態控制上最重要的考量是在重心平衡的問題與行進腳的機構分析,尤其在轉彎動作個別腳的跨距與角度協調,必須減少滑動量,如此才能應用在路徑控制上有良好的移動準確性與穩定度