四足机器人发展史及机器人盘点

四足机器人发展史及机器人盘点

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    • 四足行走机器人发展综述

20世纪初前后

  • 1870 CHebyshev(沙俄)发明了第一个行走机构, 将旋转运动转换为匀速平动运动.
    - 由于连接机构形似希腊字母λ, 该连杆命名为λ机构.
    - 可在平面运动, 没有独立的腿部运动
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    1. Rygg(美国)发明了机器马, 在美国专利局申请了专利
      - 骑手通过踏板提供动力, 经连杆和曲柄传递到机器上.
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20世纪中后期

    1. Hutchinson(Britain), 最早能独立控制腿部的机器
      - 四足, 高60cm
      - 操作员通过柔性电缆控制八个关节
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    1. 通用电气, Mosher(美国), 行走卡车
      - 90H.P气体发动机
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    1. 南加州大学, 倒T型腿四足
      - 每条腿带两个独立旋转电驱关节
      - 可使用小跑, 爬行, 对角等步态
      - 每只脚为倒T型, 可保持平稳直立
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    1. Bucyrus-Brie Co.: 北美大狗鱼
      - 重13500吨, 高约50m, 臂长约94m
      - 四足液压驱动, 0.16公里每小时, 1990年被拆
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    1. Hirose & Kato: 长腿蜘蛛
      - 重14kg, 腿长1.5m
      - 每条腿一个电机+一个离合器(产生行走动力)
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    1. Horse: Pre-Ambulate Vehicle
      - 首个基于传感器运动控制实现爬楼梯
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    1. Raibert(MIT): 规划器, 三维机器, 可像单腿人一样跑跳
      - 单腿平衡和动力学专利原理超越了所有腿系统, 走在了生物足式机器人的前列
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    1. Hirose: TITAN-III, 首个安装了智能程序, 足部触觉, 姿态传感器的攀爬机器人
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TITAN系列

    1. Hirose: TITAN-IV: 可逐步加速, 爬行转小跑
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    • 之后
    • TITAN-V和TITAN-VI在重量,结构,动力上做了提升
    • TITAN-VII: 协助在陡坡上的施工工作, 如移动脚手架
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    • TITAN-VIII: 新型绳驱动, 考虑重力解耦驱动GDA
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    • TITAN-IX: 人道主义排雷任务
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    1. TITAN-XI: 增添了在陡坡上钻孔的功能
    • 重约700kg
    • 液压驱动, 带控制器, Linux
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    • TITAN-XII: 可跨越大障碍物
      • 速度1.5m/s
      • 带电脑, mcu
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    • TITAN-XIII: 伸展式四足
      • 速度1.38m/s
      • 电池驱动
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    1. Miura: Collie-I: 12自由度, 小尺寸
    • L15cm, H28cm
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    • Kimura: Collie-II
      • 6自由度
      • 重约7.5kg
      • 跨步周期超0.9s时不稳定
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    1. Buchler & Robert (McGill U): SCOUT-I:
    • 每条腿1自由度
    • RC伺服马达控制臀部
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    • SCOUT-II: 爬楼梯
      • 重约1.2kg
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    1. Royal IT(Sweden): WRAP1
    • 重约60kg
    • 12自由度
    • CAN总线通信
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21世纪初的四足

    1. Kimura: Patrush, RT-Linux+C
    • 重约5.2kg
    • 速度0.6m.s
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    • TEKKEN系列: 单一结构实现行走, 慢跑, 快跑步态, 基于神经系统和中心模式发生器CPG的不可变控制方法
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    1. KIT(德): BISAM仿生四足行走机器
    • 每条腿四部分, 由基于滚珠丝杠驱动器的旋转关节组成, 12V伺服电机驱动
    • 自适应传感器的反射耦合神经振荡
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  • (日本): TITAN-VIII带驱动, 色彩跟踪, RT-Linux

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  • IAI(CSIC(Spain): SILO4: 研究运动规划, 地形适应和稳定性

    • 12自由度
    • 电驱模仿昆虫腿
    • 出书
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  • OSU&STANDFORD: OSQ, 从腿部开始优化, 仿真

    • 单腿最快4.15m/s
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    • KOLT: OSQ落地版
      • 单腿3自由度, 电磁驱动
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  • Sungkyunkwan U(韩): MRWALLSPECT-III

    • 地形适应, 平面行走, 爬墙, 拐弯
    • RT-Linux + MCU
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    • AiDAN-I, AiDAN-III
      • 单腿3自由度1被动关节
      • 1中控16边控, 组成CAN网络, RT-Linux总控
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  • KIIT韩国产业技术研究院: 双足双轮

    • 12自由度
    • 前驱, 汽油发动机, 液压控制
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  • Sao Paulo U(巴西): 爬树机器人Kamambare

    • 16自由度
    • 重约1.3kg
    • RT-Linux
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  • Maufroy,Koteshu(日): 类似TAKEN1

    • CPG实现节奏运动, 通过每条腿的加载/不加载来控制相位调制加载
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    1. Wait: 气动伺服驱动
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  • 丰田技术研究所: 电驱四足Robocat-1

    • 单腿2自由度
    • 重约6.85kg
    • 用快速移动算法小步跑
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  • Kung,KAIST(韩): HuboDog

    • 单腿3自由度
    • 重约42kg
    • L0.8m, H0.86m
    • 无刷直流谐波传动减速齿轮
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  • HIT哈工大: MBBOT, 全液压泵驱动

    • 单腿4主动关节1被动弹簧, 腿装IMU
    • 重约100kg
    • 速度0.83m/s
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    1. SJTU上交: 象型机器人
    • 4串并联混合动力机构腿, 新开发的液压驱动其HyMo驱动
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  • BIT北理工: 液压四足

    • 16自由度, 汽油引擎驱动
    • 重约120kg
    • 最大速度0.8m/s
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    1. SDU山大: SCalf-1
    • 12自由度
    • 内燃机驱动, 1先行液压伺服缸全驱动
    • 小跑模式1.2m/s
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    1. SDU: SCalf-2
    • +液压, 伺服, IMU, 力感

现代四足

    1. IIT(意): HyQ, 可跑可跳
    • 8液压驱动, 4电驱
    • 导航, 3d视觉, 地形适应, IMU, PC104-RT-Linux
    • HyQ2max: +健壮, 角度, 扭矩
    • HyQ2cetaur: 一对六自由度驱动器液压壁
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    1. Hutter(ETH): Star1ETH
    • 高标准弹性执行机构, 类似肌肉, 可存大量能量
    • IMU, 为关节提供运动信息
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  • ETH: ANYmal

    • 高精电机, 跑步姿态
    • 重约30kg带电池, 光学/热敏相机, 收集, 动态照明, 气测
    • 特殊商业, 工业环境作业, 搜救
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    1. MIT: Cheetah
    • 4个设计原则, 减少运动的能量损失机制
    • 功率973W
      1. MIT Cheetah-2
      • 速度0-4.5m/s
      • 跑步机, 草地, 不平坦地形上跑
      • 2.5m/s跨栏(40cm)
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波士顿动力

    1. Boston Dynamic: Big Dog2nd
    • 单腿4自由度
    • 50运动传感器: 关节位置, 地面接触, 关节力, 陀螺仪, 地面载荷, 光探测, 测距, 3D相机
    • 15马力汽油发动机
    • 0.8m/s, 爬35°坡, 冰面, 沼泽, 森林, 被踢自恢复
    • QNX, RT-Linux
    • 美国防部资助, 因噪声太大被终止
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    1. LS3(Alpha Dog)
    • 12关节, 所有液压执行器由燃气&柴油发动机驱动
    • 3D视觉, 雷达检测+生成路径
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    1. Little Dog
    • 高增益伺服电机驱动关节
    • 单腿3自由度
    • 身体和腿有22个反射球, 以检测位置, 关节角度
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    1. Cheetah
    • 实验室跑步机12.5m/s
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    1. Wildcat
    • 154kg
    • 一台甲醇燃烧发动机驱动所有液压执行器
    • 世界最快, 室外9m/s
    • 小跑, 快跑, bound步态
    1. Spot
    • 重约30kg, L1.1m, H0.84m
    • 1.6m/s
    • 电池驱动
    • 全向行走, 小跑步态
    • 3D相机SLAM, 避障, 爬楼梯, 环境适应, 室内外工作机械臂
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待补充

  • ETH轮足, 宾大, IIT拉飞机狗, MIT, 斯坦福开源小四足, 南科大四足,双足
  • 企业: 宇树, 云深处, 腾讯, 美团, 小米, 小鹏
  • 仿生: Festo

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