电源设计技术信息网站

订阅电子杂志   English   繁體中文   日本語   한국어

下载中心

TECH INFO技术动态

腿式还是轮式:哪种移动方式是机器人的未来方向?

这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。

与传统计算机不同,机器人可以四处移动并与环境互动。这种移动性面临许多问题。机器人最有效、最可靠的移动方法是哪种呢?最终,许多观察者就轮式机器人和腿式机器人哪种更好展开了辩论。机器人的移动方式从根本上决定了机器人能够执行的任务类型。

机器人需要什么样的移动方式?

有关机器人移动方式的辩论反映出了一项非常基础的工程挑战。在现代社会里,机器人很难自由地到处行动。人类环境中的自然和社会规则繁多而且复杂。在城市环境中,机器人可以在道路上行驶。然而,如果需要长途旅行或货物运输,机器人就不那么方便了。

腿式机器人案例:爬山!

robot navigates obstacles using legs

来源: NASA

由Boston Dynamics打造的Atlas机器人是世界上最著名的腿式机器人之一。它绕过障碍物的能力非常出色。YouTube的一个视频显示,该机器人还进行了一次后空翻,着实令人印象深刻!这种平衡和协调水平许多人类都无法企及。这项出色的体操表演代表机器人能够成功绕过多种障碍。Atlas机器人的大小和尺寸与一个成年人大致相当(重75公斤/165磅,身高1.5米/59英寸),然而这只是腿式机器人的其中一种形状。

日本机器人研究人员从自然界的动物身上获得了更多的灵感。受蚂蚁启发,东京的技术人员最近研制出了一种六腿机器人,该机器人可以爬过不规则的表面。如果机器人必须进入危险环境或不平坦的自然环境(比如山地),那么腿式机器人更有意义。21世纪初NASA选择“蝎形”腿式机器人的原因之一就是机器人需要穿越崎岖地形。

如果我们需要机器人开展危险活动(比如协助消防员),那么这种移动方式很有用。对于建筑物和住宅内的服务机器人来说,腿式移动具有明显的好处。然而,有得必有失,腿式机器人的一个重要妥协是:要获得可操纵性和克服障碍等功能,您就得放弃速度。而且,大多数腿式机器人的承载能力有限。其移动速度无法与轮式机器人相比。

concept for a wheeled robot with cargo carrying capabilities

轮式机器人案例:速度和货物运输需求

尽管轮式机器人无法像腿式机器人那样克服某些障碍,但是它们具有很多其他优势。轮式机器人最常见的应用场景是无人驾驶或自动驾驶汽车。我们以特斯拉自动驾驶仪(Tesla Autopilot)为例。该设备通过传感器、雷达和摄像头进行定向。与使用基于激光系统的汽车相比,这种设备在全气候条件下的导航能力更强。

除自动驾驶汽车外,轮式机器人还可以应用于其他场景。在英国,人们已经测试过农业机器人。2018年初,Facebook获得了一项新的多轮机器人专利,该机器人类似于《星球大战》中的R2-D2。人们猜测该机器人的目的提供遥现功能,以帮助企业管理层通过机器人“参加”会议。该机器人采用了三个轮子,这表明它高度稳定。通信用例指出,稳定性对于某些机器人来说至关重要。

界限模糊:腿式+轮式

为了完整起见,有些具有开拓精神的设计人员研究出同时包含这两个功能的机器人。比如2012年的Quattroped,该机器人就可以利用轮子或者腿移动。这种“双模式”机器人技术提醒我们,您不必在设计中做出“非此即彼”的选择。可是,很少有设计师采用这种方法。这种机器人灵活性非常好,但是却丧失了轮式机器人能够提供的较大的承载能力,同样失去了腿式机器人的较好的可操纵性。

我们对这场机器人移动方式辩论的看法:轮式机器人是近期方向

最终,我们看到轮式机器人具有更大的增长和潜力。尽管Atlas令人印象深刻,但是其负载限制和内部电池电量限制都是比较大的缺陷。此外,人们对无人驾驶汽车的投资和兴趣逐渐增大,这也意味着轮式机器人的导航必将得到改善。

然而,从长远来看,腿式机器人(尤其是那些人形机器人)的潜力更大。它们可以用于个人护理领域。另外,他们也可以参加灾难救援,就像2004年威尔·史密斯主演的电影《我,机器人》中一样。希望工程师们在不断创新的过程中牢记阿西莫夫的机器人三定律。

DevicePlus 编辑团队
DevicePlus 编辑团队

设备升级版适用于所有热爱电子和机电一体化的人。

分享到社交媒体