足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)在有些環(huán)境下有以下d特的優(yōu)勢(shì)：

(1)足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)崎嶇道路具有很好的適應(yīng)能力，足式運(yùn)動(dòng)方式的立足 點(diǎn)是離散的點(diǎn)，可以在可能到達(dá)的地面上選擇Z優(yōu)的支撐點(diǎn)，而輪式和履帶式 移動(dòng)機(jī)構(gòu)需要面臨Z壞的地形上的幾乎所有的點(diǎn)。

(2)足式運(yùn)動(dòng)方式還具有主動(dòng)隔振能力，盡管地面高低不平，機(jī)身的運(yùn)動(dòng)仍然可以相當(dāng)平衡。

(3)足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)在不平地面和松軟地面上的運(yùn)動(dòng)速度較高，能耗較少。 現(xiàn)有的足式移動(dòng)機(jī)器人的足數(shù)分別為單足、雙足、三足和四足、六足、八足 甚至更多。足的數(shù)目多，適合于重載和慢速運(yùn)動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中，由于雙足和四 足具有Z好的適應(yīng)性和靈活性，也Z接近人類和動(dòng)物，所以用的Z多。

足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)一般分為雙足行走機(jī)器人的機(jī)構(gòu)和多足移動(dòng)機(jī)器人的 機(jī)構(gòu)。

1. 雙足行走機(jī)器人的機(jī)構(gòu)

雙足行走機(jī)器人屬于類人機(jī)器人，典型特點(diǎn)是機(jī)器人的下肢以剛性構(gòu)件 通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，模仿人類的腿及髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)。并以執(zhí)行裝置代 替肌肉，實(shí)現(xiàn)對(duì)身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，各關(guān)節(jié)之間可以有一定角度的 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。與其他足式機(jī)器人相比，雙足機(jī)器人還具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)雙足機(jī)器人對(duì)步行環(huán)境的要求很低，能適應(yīng)各種地面且具有較高的逾越障礙的能力，不僅能夠在平面行走，而且能夠方便的上下臺(tái)階及通過不平 整、不規(guī)則或較窄的路面，故它的移動(dòng)“盲區(qū)”很小。

(2)雙足機(jī)器人具有廣闊的工作空間，由于行走系統(tǒng)占地面積小，活動(dòng)范圍很大，其上配置的機(jī)械手具有更大的活動(dòng)空間，也可使機(jī)械手臂設(shè)計(jì)得較為 短小緊湊。

(3)雙足行走是生物界難度Z大的步行動(dòng)作，但其步行性能卻是其他步行 結(jié)構(gòu)所無法比擬的。

此外，雙足行走機(jī)器人能夠在人類的生活和工作環(huán)境中與人類協(xié)同工作， 而不需要專門為其對(duì)環(huán)境進(jìn)行大規(guī)模改造。因此，雙足行走機(jī)器人具有廣闊 的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是為殘疾人(下肢癱瘓者或截肢者)提供室內(nèi)和戶外行走工 具、在極限環(huán)境下代替人工作業(yè)等方面更是具有不可替代的作用。

為一種多支鏈運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多足步行機(jī)器人不僅是一種拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，還 是一種冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 一般而言，具有全方位機(jī)動(dòng)性的多足步行機(jī)器人每條 腿上至少有3個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，四足步行機(jī)器人就至少有12個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，而六足步 行機(jī)器人則至少有18個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。這樣一來，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)數(shù)遠(yuǎn)多于其 機(jī)體的運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)，這是輪式或履帶式等移動(dòng)機(jī)器人所不具備的特點(diǎn)。也 正因?yàn)槿绱耍�多足步行機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制比一般的移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)構(gòu) 和控制要復(fù)雜得多。

多足步行機(jī)器人是由機(jī)體和若干條腿所組成。通常，機(jī)器人機(jī)體是一個(gè) 規(guī)則平臺(tái)，每條腿通過臀關(guān)節(jié)與機(jī)體相連。根據(jù)臀關(guān)節(jié)布置方式的不同，機(jī)器 人的機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)特征就有所區(qū)別。如圖2-15所示，圖2-15a 表示類似爬 行動(dòng)物的四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖2-15b 表示類似爬行動(dòng)物的六足機(jī)器人運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，而圖2-15c 則表示類似哺乳動(dòng)物的四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。不難理解， 當(dāng)臀關(guān)節(jié)軸心線和機(jī)器人機(jī)體平面平行時(shí)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式類似于哺乳動(dòng) 物的運(yùn)動(dòng)形式；而當(dāng)臀關(guān)節(jié)軸心線和機(jī)體平面垂直時(shí)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式類似 于爬行動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)形式。

機(jī)器人的步行腿通常由一個(gè)平面連桿機(jī)構(gòu)、臀關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和腳及其腳關(guān)節(jié) 組成，腳關(guān)節(jié)是球鉸，它具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這樣整條腿就有六個(gè)自由度。 每條腿上的主動(dòng)關(guān)節(jié)通常都有驅(qū)動(dòng)。由于機(jī)器人的重量主要集中在其機(jī)體 上，臀關(guān)節(jié)連接著腿和機(jī)體，因此一般設(shè)計(jì)時(shí)都將機(jī)器人的結(jié)構(gòu)重心與其幾何 中心盡可能重合。當(dāng)腳與地面接觸時(shí)，該腿定義為站立腿，并假設(shè)腳與地面的 接觸點(diǎn)在腳移開前是不變的。隨著腳的移開，腿處于擺動(dòng)狀態(tài)，則該腿定義為擺動(dòng)腿。以圖2-15為例，機(jī)器人站立時(shí)就相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它們的本質(zhì) 區(qū)別在于多足步行機(jī)器人涉及冗余驅(qū)動(dòng)的情況。