国外机器人的研究现状.doc
国外机器人的研究现状 机器人技术是当前最热门的研究领域之一,国外的机器人研究现状也在不断的发展和完善。本文将从仿生机器人、人形机器人、蛇形机器人、鱼形机器人、抓掐机器人、可重构机器人、并联机构、机器人定位与环境地图的创建等多方面对国外机器人的研究现状进行概述。 仿生机器人方面,研究者们主要集中于对人行走时的步态分析,通过对人脚形状的分析,得出具有圆形截面的脚趾和脚后跟以及具有扁平截面的连接脚趾和脚后跟的中间部分具有最佳的动力学性能。 Xia Zeyang 等人提出了一种基于样品的决定性的脚步规划方法,该方法综合考虑了自身独特的运动能力和稳定性。 人形机器人方面,对于在不同类型障碍的复杂环境中脚步规划,Yasar Ayaz 采用与人走近障碍物时绕过的方法,通过脚步实时的生成成功避开障碍物。此外,对于双足步行机器人的复杂地面运动的研究也有新的进展,研究出一种新型的双足机构,能实现不平区域稳定地行走,该足由 4 个分别带光学传感器的鞋钉组成,总重 1.5 kg。 蛇形机器人方面,Shigeo 和 HiroyaYamada 就将仿蛇机器人的机械结构分为 5 种类型:活动的弯曲关节式;活动的弯曲和拉伸关节式;活动的弯曲关节和活动的车轮式;被动弯曲关节和活动车轮式;活动的弯曲关节和履带式。Aksel Andreas Transeth 等采用摩擦力模型方法建立了一蛇形机器人模型,该机器人能与包括地面的障碍物以外的物体接触,对地震或矿区救援很有帮助。 鱼形机器人方面,JunGao 和 K.H.Low 等人对胸鳍驱动和尾鳍驱动鱼形机器人进行了分析,讨论了鱼结构和运动各参数的关系。Yu Zhong 等人对由阀体与尾鳍构成的机器人鱼的运动性能进行了研究,采用量纲分析方法,建立了一种能预测运动的机器鱼模型。 抓掐机器人方面,Kazuya Kobayashi 等人对用于抓掐、旋转细小物体的手指尖进行了设计和分析,并进行了抓取 USB 插头的实验,验证了该设计的可行性,但其抓取策略还有待进一步的优化。Jian S.Dai 等人第一次提出了可变构手掌,并设计了多指可变构手 Metahand,该手可折叠也可展开,具有相当高的灵活性。 新型机构方面,是当前研究的热点之一。随着对机器人的柔性程度和精度要求越来越高。于是对可重构机器人和并联机构的研究成为了时代的必要。Michael D.M.Kutzer 等人设计了一种新型的独立移动可重构模块化的机器人,工作时可以是链式或晶状式,在危险环境中表现出了出色的运动能力。Hongxing Wei 等人设计了一种自组装和自重构的模块化机器人,而 Graham GRyland 等人设计了专门用于搜救行动中的可重构 iMobot 机器人,它有 4 个可控自由度,通过驱动轮子将自身举起来成为一个摄像平台。 机器人定位与环境地图的创建方面,机器人的同时定位与建图(SLAM)可以描述为:在未知的环境中移动的机器人,根据传感器获得的环境信息,采用某些算法对信息进行处理,最后经控制器进行自身位置估计与环境地图的创建。机器人的定位可分为相对定位和绝对定位两种。前者是根据机器人本身或从环境中提取某些特征信息,如物体外部几何结构点、里程信息等,结合上一次的位置和姿态来判断出机器人的当前位姿,该方法灵活性高,有利于机器人的导航与定位,但误差累积较大会造成定位精度降低。而后者是通过人们在环境中预先设置的路标或显眼节点等来计算机器人实时的位姿,此法快速可靠,但适用范围较窄,在无法设置路标场合难以工作。 国外机器人的研究现状正在不断的发展和完善,新的技术和方法不断涌现,对于机器人的柔性程度和精度要求也在不断提高。