科普！機器人是怎麼走的？

不看不知道，看了嚇一跳。人類邁開腿就走，機器人的走法卻如此千奇百怪。

文/馬蘭

「機器人怎麼走？」看多了科幻大片的人，肯定直接回答「邁開兩條腿就走唄」。可是，哪那麼容易！連人類步行都是通過全身上下數百塊肌肉共同控制而完成的，少一塊肌肉都邁不開腿！

那麼，沒有肌肉的機器人是如何實現行走的呢？首先，來看看機器人千奇百怪的「走法」。

邁開腿就走的直立行走機器人

人類進化了幾千年才實現直立行走，機器人就幸運多了。人類在設計時，通過參考人類模式直接給了某些機器人這種特權。比如，波士頓動力公司新推出的「Atlas」機器人，平衡能力已經和人類相差無幾，可以瀟洒自由行。

據悉，這款機器人通過四肢和身軀的感測器維持身體平衡，再加上頭部的激光雷達和立體視覺感測器幫助導航和避障，而且已能夠適應戶外和室內的環境。除了能夠行走、取物，還能在戶外穿越嚴酷地形，使用手腳攀爬，牛皮的是，在被擊倒摔倒之後，還能夠爬起來。

更多機器人踩上了「滑板」——輪子

其他機器人與Atlas比起來，也許只能叫作「玩具」。但並不是每一個機器人都需要實現直立行走，有些廠家就直接為機器人裝上了「滑板」——輪子，來實現機器人自由活動。

但是，輪子的多少和差異又讓機器人呈現了不同的行走效果。現在的機器人輪子配置各有差別，有單輪、兩輪、三輪、四輪、六輪的。

如連牆都不能阻擋的VertiGo機器人，就是四輪的。不僅可以在地上快速滾動，還可以像壁虎一樣翻越障礙而且不靠腳的吸附作用來完成。

而Creadapt則是一個六輪機器人，能夠在不同路況的地面上自適應的移動。在平地上它使用6輪活動，在遇到泥濘的地面，沙漠或者草地，甚至在機器人失去1~2條腿時，它能夠自適應的改變自己行動模式，來保證行動自如。

風火輪OR萬向輪，哪種轉動更靈敏？

那麼，機器人的「滑板」是如何運作的呢？為什麼有些機器人是可以自由迴轉身子，而有的機器人卻傻傻地要繞一大圈呢？這與輪子的轉動頻率和類型有什麼關係嗎？輪子是像風火輪一樣轉動率，還是像日常看到的那種小平衡輪呢？是萬向輪還是單向運作的？萬向輪與全向輪又有什麼差別呢？

的確，機器人如何轉彎、行走，不僅與路線設計有關，還與輪子有關。比如全向輪與萬向輪的機器人，其轉彎方式和靈敏度就有很大差別。比如，機器人比賽多用的全向輪，而服務機器人多用麥克納姆輪。

1973年，瑞士發明家Bengt Ilon發明可以任意自由方向移動的平台——麥克納姆輪。在車輪外環中固定與軸心成45°的自由滾子，讓車輪旋轉時成45°排列的自由滾子與地面接觸，地面會給予車輪與轉軸夾45°的摩擦力，此摩擦力可為橫縱分量，藉由車輪的正反轉或停止，改變橫縱分量力的方向，可讓平台做各種方式的移動。

簡而言之，就是麥克納姆輪是由多個滾子按照固定度數排列，如都與軸心成45°角，因此輪子在轉動的時候不僅前後無障礙，也可以左右橫向、斜角度前行或後退，且不會打滑。

現在有很多設計者採用這種方案，比如美克斯用在物流、軍用上的設置。

而全向輪較為常見，括輪轂和從動輪，該輪轂的外圓周處均勻開設有3個或3個以上的輪轂齒，每兩個輪轂齒之間裝設有一從動輪，該從動輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向垂直。全向輪所有的轉動部位都使用軸承，因此靈活快速，軸承的密封性相對不錯，可以忍受沙子灰塵等干擾。而且，如果同時使用3個或以上的全向輪可以實現任意方向的平移，可以進行任何複雜的弧線運動。

有三輪全向、四輪全向和四輪麥輪等多種安裝方式：

而萬向輪，就是所謂的活動腳輪，它的結構允許水平360度旋轉。腳輪是個統稱，包括活動腳輪和固定腳輪。固定腳輪沒有旋轉結構，不能水平轉動只能垂直轉動。這兩種腳輪一般都是搭配用的，比如手推車的結構是前邊兩個固定輪，後邊靠近推動扶手的是兩個活動萬向輪。

現在也有公司開發了萬向輪輪子機器人，這種機器人的轉彎方式就會顯得非常靈活，能實現自身轉身，且轉彎的弧度較小，占的空間較小。比如三寶平台機器人就採用了萬向輪，在靈動性上比較容易博取用戶好感。

現在，雖然輪子的研究發展已經較為成熟，但是機器人使用何種輪子技術並不局限於任何規則性，而且由於國內機器人技術發展程度還不成熟，目前很多機器人並不能實現理想的行走style。

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