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 ) 8月7日-8月9日

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。