国内轮足机器人优劣势及发展趋势

国内轮足机器人优劣势及发展趋势

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_42046408/article/details/144188376

双轮足机器人结合了轮式机器人的移动速度和稳定性以及足式机器人的高越障性能，具有广泛的应用前景。本文将从优势、劣势、发展情况以及技术框架等多个维度，全面解析双轮足机器人的现状与未来发展趋势。

优势

1. 高越障性能与适应性：双轮足机器人能够在不平整的地面上保持平衡，甚至可以跳过障碍物或爬楼梯，这使得它们在复杂地形中具有出色的适应性。

2. 速度与效率：在平坦的地面上，双轮足机器人可以利用轮式运动的高速度和效率，而在遇到障碍时则可以切换到足式运动，这种多模态运动方式使得它们在不同环境下都能保持较好的移动性能。

3. 灵活性与交互体验：双轮足机器人在灵活性和交互体验方面优于轮式机器人，适合需要高度灵活性和互动性的应用场景。

4. 技术集成与创新：双轮足机器人集成了多种先进技术，如全身动力学控制和整机参数辨识，提升了运动的精准度、灵活度以及柔顺性。

5. 自主性：搭载多种传感器，如摄像头、距离传感器、景深传感器等，使得双轮足机器人具备高度的自主性，能够进行环境数据采集和建模，实现自主导航。

劣势

1. 技术难度与成本：双轮足机器人的开发难度大、成本高，这对商业化进程构成了挑战。

2. 能源与输出扭矩问题：混合运动下的能源和输出扭矩问题决定了机器人的续航能力和运动性，需要适当的电源和关节部件来满足不同模式下的功率需求。

3. 安全性、耐用性与可维护性：设计时需要考虑材料、磨损以及定期保养或维修的需要，以实现耐用性和易于维护。

4. 法规和标准不成熟：在法规和标准方面，轮足机器人仍不成熟，在公共场所或商业环境中运行可能存在风险。

发展情况

1. 市场布局与企业增加：轮足机器人市场布局企业正不断增加，行业景气度较高。国内外相关企业如波士顿动力、瑞士ANYbotics等在轮足机器人研究和生产方面表现活跃。

2. 技术突破与国产化：随着技术突破，国产轮足机器人与进口产品之间的差距逐渐缩小，技术水平呈现出超越趋势。

3. 商业化进程加快：未来随着技术突破、成本下降，轮足机器人商业化进程将进一步加快。

4. 应用范围广泛：轮足机器人可应用范围广泛，在制造业转型升级背景下，市场面临着巨大发展机遇。

综上所述，双轮足机器人在技术上具有明显优势，尤其是在适应性和交互体验方面，但同时也面临着技术难度、成本和法规等方面的挑战。随着技术的不断进步和市场的逐渐成熟，双轮足机器人有望在未来实现更广泛的应用。

国内趋势

轮足机器人在国内巡检场景的应用正逐渐增多，它们以其独特的优势在工业巡检、园区监控等领域展现出巨大潜力。轮足机器人“刑天”就是一个很好的例子，它不仅在外观上吸引人，更在实际应用中展现出强大的功能。轮足机器人结合了轮式AGV的速度优势和足式机器人的机动越障性能，能在多种地形下高效、灵活地运动，具备快速移动、越障能力强以及高通过性、运动能力和稳定性。在户外工程巡检领域，轮足机器人能够适应复杂路况，越过障碍物，保持机身平稳，有效降低人员巡查风险。

此外，轮足机器人在园区、地下车库、厂房等复杂封闭场所也能大显身手。由于体积适中，轮足机器人可以在狭小空间内自由移动，提高作业效率。例如，多个轮足机器人被用于协同覆盖某产业园区，扫除监控盲点，帮助企业实现了智慧园区监控系统，减轻了劳动负担，还能及时发现园区安全问题。

轮足机器人的应用不仅限于此，它们还能在结构或非结构环境中高效运行，在工业巡检、文艺演出、物流配送、特种作业、搜索救援、军事行动、科研教育、仓储管理等领域应用前景广阔。随着技术的进步和市场需求的提升，轮足机器人在国内巡检场景的应用将越来越广泛，为各行业带来自动化和智能化的革新。

技术框架

轮足机器人的技术框架是一个结合了轮式和足式机器人特点的复杂系统，它能够在不同的地形和环境中展现出优异的适应性和灵活性。以下是轮足机器人技术框架的简要描述：

1. 机械结构设计：轮足机器人通常由四个结构相同的机械腿、机架、驱动部分及轮足转换机构组成。这些机械腿两两对称布置，通过髋部与机架相接，能够实现足式和轮式的运动模式。

2. 自由度分析：腿部机构的自由度可以通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算，这决定了机器人的运动灵活性和复杂性。

3. 驱动与传动系统：轮子和小腿的驱动通常采用同一个电机，以减小机械结构和控制的复杂性。轮和小腿的传动系统相对独立，采用不同减速比达到各自的速度要求。

4. 运动控制：轮足机器人的运动控制需要考虑轮式和足式两种模式的切换。通过算法优化，机器人能够在行走模式时具有大转矩，而在轮式模式时具有高速性。

5. 感知与避障：轮足机器人通常配备有多个摄像头和其他传感器，能够实现对周围环境的感知，并进行实时数据融合，以实现避障和路径规划。

6. 模型预测控制（MPC）：轮足机器人的控制方法可能包括基于线性模型预测控制的策略，这种控制方法采用分层框架对轮子转速与四足力伺服稳定控制进行解耦，以实现机体稳定控制并完成复合机动。

7. 适应性与越障能力：轮足机器人能够适应不同的地形，包括爬楼梯、上下斜坡、单边桥等复杂场景，并且能够调整身体高度以适应不同环境的作业需求。

8. 图像与实物展示：轮足机器人的图片展示了其独特的设计和运动能力，如腾讯发布的轮腿式机器人Ollie能够完成跳跃、360度空翻等高难度动作，而Swiss-Mile机器人则展示了其高速奔跑和克服障碍的能力，本末科技的高性能越障。

综上所述，轮足机器人的技术框架是一个高度集成的系统，它结合了机械设计、运动控制、感知避障和先进的控制算法，使其能够在多种环境中执行任务。