一、前言 談到足式機器人,當然目前主流大多是聯想到和人相似、有親切感的雙足機器“人”,從某一層面來看,以雙足步行為演化上的一個極為小眾的特例,本身對達到穩定運作控制的困難度很高,從瞭解「生物出生到可以開始自行運動所需的時間」便可以窺知一二
從另一個角度來看,人類所能自在運動的地表也侷限在某一些型態之中,若要探討如何在各式自然地形上運動的法則,勢必得回過頭來探討多足動物的運動機制
而從物理直覺來評析,單就在崎嶇路面上運動的穩定性來探討,採用多足機器人會比較簡單且實際
基於這一些原因,仿生多足機器人的研發便有了背後的動機,模仿經過長時間演化後動物的構造,藉由觀察牠們的運動,了解為什麼有如此的動作,再利用機構或是控制去完成
在自然界中,我們看到體型較大、有優秀運動能力的動物像馬、獵豹、羚羊等等都是四隻腳的哺乳類動物,但考慮到穩定性卻是六足比較佔優勢,只要用簡單的三腳步態(tripod gait)即可讓重心輕易落在支撐的三角形中
四足動物的腳可能需要比較大的力量才能表現出他的特性,但人類尚無法仿造出重要的肌肉和控制系統,以現有機構和馬達組成的系統,重量太重而無法有效運動
這時,自由度的選擇以及機構設計便成了一個很重要的課題
這二、三十年學業界創造出了許多各式各樣的多足機器人,在後續的文章中便為各位讀者進行介紹[2, 3]
二、學術界開發仿生多足機器人 (1)Quadruped 圖一 Quadruped[4] 由 Prof
Marc Reibert所領導的MIT Leg Lab於1984~1987年製作,重38公斤,整體長度1
05公尺,高度0
95公尺,採用長柱狀的腳,每一隻腳連接身體的關節是由兩個液壓致動器(hydraulic actuators)組成,分別控制腳的前後及左右的旋轉,腳上有一個線性致動器來提供推進力
在控制上將腳簡易的分成兩組,不同的分組方法便產生了小跑(t