四足越野机器人big dog.docx
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2022-07-04
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大狗，四足越野机器人
Marc Raibert, Kevin Blankespoor, Gabriel Nelson, Rob Playter and the BigDog Team
Boston Dynamics, Waltham, MA 02451
摘要
现有的轮子或履带车辆能到达的陆地不到陆地面积总量的一半。但人或动物却可以使用它
们的腿到达几乎所有的地方。我们在波士顿动 力学工程公司 的使命是设计一种新的越野机器人，
它就像生物一样，具有自主决策能力、能快速行走及捕获流动物体。这种机器人能像传统车辆一
样在陡峭，岩石，车辙，湿地，泥泞与雪地里行走。也能够在有台阶、楼梯和家里杂乱的限制轮
子的城市家庭环境中行走，并且为能做家务和提供服务。一个机器人要达到这种目的需要有地形
感应器，复杂的计算器，动力系统，先进的动作器和动态控制中心。我们将给这样的越野机器人
一个实例报告——大狗
1 绪论
现有的轮子或履带车辆能到达的陆地不到陆地地面积总量的一半。但人或动物却可以使用它
们的脚到达几乎所有的地方。这种情况推进了以足代轮机器人的发展，这是一种仿生运动方案。
我们的目标是现在所有车辆的都无法达到的，只有动物才具有的能到达的粗糙崎岖地带的越野性
能。
2 背景
在过去40年中，大量的工程师与科学家抓住仿生足运动的机会，设计出一系列使用仿生足的
美妙的鼓舞人心的机器人。例如，see Berns(2006), Kar(2003)等等。本文作者Raibert 25年前
开始这一领域的研究，以及关注有足机器人发展新动态。他们在二十世纪八十年代至九十年代开
发了一系列移动动态变化平衡实验机器人。这些机器人包括单足，双足和四足，它们能站立，小
跑，按一定的节奏在边界移动，越过障碍，并且创造了一个有足机器人陆地行走6米每秒的世界
纪录，并能做简单的体操。
我们发现我们可以使用相对简单的方法控制所有的这些机器人，其运动主要分为三个部分：
用一个垂直弹跳运动支持身体；通过调整腿部关节力矩来调整腿的状态来控制自身的姿势；移动
时把脚踩到能保持对称平衡的关键方位以维持自身平衡。
控制与平衡的细节部分如下图：
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