仿生四足机器人的研究：回顾与展望(2)

特别详细介绍了液压驱动，这样一个提高了动力性能和负载能力的新型驱动模式。

A.四足仿生机器人的历史

四足机器人的调查始于20世纪60年代，而四足机器人的动态运动性能的研究则是从20世纪80年代开始的。Marc Raibert和他的同事们在一、二四条腿的机器人腿部运动方面取得了巨大的成功。

20世纪60年代初，许多国外的科学家和研究人员致力于研究条腿式机器人。在1960年，Shigley提出采用联动机构，包括四杆机构、凸轮机构、缩放机构，作为腿式机器人的运动机构。腿部的运动由一组双摇杆机构控制[4]。McGhee和Frank于1966年制作了被称为“Phoney Pony”的四足机器。这是第一辆腿式的运载工具，在全电脑控制下自主行走。每条腿有两个自由度（DOFs）系统，并能进行简单的爬行运动，以及取决于选定状态图的对角线小跑。Phoney Pony具有十分重要的意义，因为它激发了McGhee去建立新的在步行机器人的历史上也起到重要作用的机器：OSU hexapod和Adaptive Suspension Vehicle（ASV）[5]。

在80年代初，美国麻省理工学院（MIT）的Marc Raibert，H. Miura，我以及日本东京大学的Shimoyama首次对步行机器人进行了系统的研究。Marc Raibert建立平面以及立体的独腿跳跃机器人。在Raibert关于跳跃机器人的三个控制原理的基础上，两足和四足可以跑可以跳的机器人随后也制造出来。这是四足机器人动态步态运动控制的一个里程碑[6]。在1984至1987年间，动态行走的四足机器人Collie-1和Collie-2已经研制成功，东京大学的Professor Miura和Professor Shimoyama对此进行了更深入的研究。这些机器人可以实现小跑和踱步以及小跑和踱步之间的过渡 [7]。

严格地说，TITAN系列四足机器人并不属于仿哺乳动物的机器人，但它也是机器人发展史上的一个里程碑。TITAN III是一种在TITAN系列中具有立体收缩结构腿的四足机器人。它安装了了姿态传感器和触须传感器，并装有智能步态控制系统，来根据传感器的信息作出决定，以实现静态地形自适应步行[8]。随着四足机器人的进一步发张，在德国一个名为“BISAM”的四足步行机器人由R. Dillmann和他的研究小组制造出来。一种基于耦合振子的自适应控制方法被用来模拟BISAM周期运动，在BISAM的实验平台上，一种基于仿生的为实现动态稳定运动的自适应控制架构——鲁棒控制法被提了出来[9]。

在1999年，基于中枢模式发生器（CPGs），Kimura和他的在京都技术研究所的同事们研究了四足机器人动态步行的方式。四足机器人Patrush以及后来的Tekken系列机器被开发出来。在Tekken系列中，独立的四足机器人Tekken II是由电机驱动，使用了机械弹簧和关节间的柔性连接，采用CPGs和反射，实现了动态行走[10]。在2009年，Kimura又开始研制四足机器人“Kotetsu”，采用基于腿部加载/卸载的相位调制的方法，挑战了一般使用自适应动态行走的四足运动控制方法。

在1999年，一个动态稳定运行具有简单机械机构的四足机器人——Scout II被麦吉尔大学机器人实验室(ARL)的Martin Buehler设计出来，用于探究哺乳动物的动态步态。

自1998年以来，斯德哥尔摩皇家技术研究所一直在开发一台名为“Warp1”适应复杂地形的四足仿生机器人平台。此平台的目的是研究在复杂环境中的自动行走和实现动静态的步行运动[13]。在2001年左右，斯坦福大学的Kenneth Waldron和他的团队与美国俄亥俄州立大学合作设计出了KOLT机器人 [14]。

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