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几品飞车|| CCF-GAIR 2020，973计划首席科学家高峰：六足腿式机器人的探月优势( 二 )


1、6维力与力矩传感器
这是机器人设计中很关键的部件 。 在6维力与力矩传感器中 ， 装有陀螺加速器 ， 可以辩识被测对象的惯性力和重力 。
“力-控”复合驱动单元里面装有力矩、减速机、编码器、制动器 ， 力矩传感器使它有很好的力矩感知 ， 可以用来做机器人的手臂和腿 。
我们希望利用一种机构把三个电机都放在髋关节上 ， 这种机构通过简单的并串联机构实现 。 将所有驱动布局在身体内有助于外太空环境中的防护 ， 并减轻腿部惯量 。 驱动关节是水平布置的 ， 工作空间大 ， 可以保证实现收展 。
我们根据动力学模型建立机器腿的优化结构刚度的优化参数 ， 把优化的目标和约束条件写进去 ， 最后得到腿的最优尺寸、惯量、刚度等 。 为了缓冲的时候吸收能量 ， 还需要加弹簧 ， 弹簧加大以后会导致行走困难 ， 所以弹簧的刚度匹配也是要优化的参数 。 最后 ， 我们设计出了两款足式机器人 ， 如下图所示 ， 上面是四足机器人 ， 下面是六足机器人 。
我们要让机器人实现平衡着陆 ， 机器腿一开始做低刚度控制 ， 以适应缓冲 ， 着陆时间很短 ， 整个系统每毫秒要控制一次 。
机器人控制里面有一个非常核心的问题 ， 即辨识接触刚度 ， 这是机器人力觉智能的核心 。 下图是示意图 ， 可以测出总的系统刚度 ， 减去机器人的刚度和阻尼 ， 才能知道最后的接触刚度 。


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