步行是人与大多数动物所具有的移动方式,也是生物界步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动作,它的完美实现必然要求机器人在结构设计方面产生巨大的变革和创新,从而有力地推动相关学科的发展。人类一直梦想着创造出和人类构造相似、能与人类合作的拟人机器人。而双足步行机器人是工程上少有的高阶、非线性、非完整约束、强耦合性的多自由度系统,这为机器人运动学、动力学以及控制理论的研究提供了一个理想的实验平台[2]。
拟人机器人是一种具有人的外形,并能够效仿人体的某些物理功能、感知功能及社交能力并能承袭人类的部分经验的机器人。当然,拟人机器人的研究目的不是企图制造以假乱真或替代人类的机械,而是要创造一种新型工具,它能在典型的日常环境中和人类交流,在更广泛的环境任务中扩展人类的能力。
双足步行机器人的发展也为人类假肢的发展提供了有力的理论、技术支持,同时也为服务、娱乐机器人的发展开辟了新的领域。随着机器人的工作环境和工作任务的复杂化,双足步行机器人因其体积相对较小、对非结构性环境具有较好的适应性、避障能力强、能耗小、移动盲区很小等优良的移动品质,格外引人注目。拟人机器人不仅具有双腿、双臂、头、眼、颈、腰等物理特征,还能模仿人类的视觉、触觉、语言,甚至情感等功能。这和能在特种环境下工作的服务机器人是有区别的。(www.daowen.com)
另外,双足步行机器人的研究具有十分重大的科研、实用价值和意义,可以推动仿生学、人工智能、计算机图形学、通信等相关学科的发展。拟人机器人的研究是多学科的交叉、综合与提高。机械工程师、电子学家、计算机专家、机器人学家、人工智能专家、心理学家、物理学家、生物学家、认知学家、神经生物学家,甚至哲学家、语言学家和艺术家等都有参与其研究。
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