追随机器人时代研发仿生步行机
作者:c632   文章来源: www.roboticfan.com    更新时间:2006年09月15日   打印此文    浏览数:

随着信息化时代的到来,信息普天盖地,地球越来越小,人与人之间越来越近,天上飞的是无人机群,地球上的国家都在研究机器人,年青人迷上的是“飞黄腾达,腾云驾雾”的网中人。现实是先进的更先进,落后的还更落后挨打,形势逼人追赶上去是硬道理。

仿生步行机械就是仿造牛马一样的生物用脚行走的机械,也是机器人。

“车轮成为普通应用的运输机构的原因不一定是它的效率高,而可能是比较容易得到容许它在上面滚动的道理……”,也就是说汽车之类的轮式机械并不是功效最高的运输工具,只是目前还没有找到效率更高的生产工具。“在自然界,除了原生动物以外,所有的生物运动都是一系列杆系运动……“。生物的运行是能耗最低的。所有的生物都有脚,生物能到的地方汽车不一定能到,但汽车能到的地方生物都能到达。人类要了解自然界,适应大自然,就要到达地表上的所有地方,如全靠汽车 ,地表都成了路(无路汽车进不去),人就少了许多生产场所、发展空间,所以就需要有像仿生物一样运行的仿生机械,去地表上的任何地方,就不会减少生存空间与发展空间。

仿生步行机械的结构原理

当铰链在曲轴曲柄上的连杆围绕曲轴旋转,且连杆在带有支点的轴孔内垂直于曲轴滑动时,连杆轴心的运动轨迹是在垂直于曲轴的平面内摆动的,连杆离曲轴的远端的点的运动轨迹大多是弧线,而当曲径、支点、连杆三者的尺寸链组合特定时,其一部分轨迹是一直线,用这一组合尺寸链就可以设计为仿生机械的一只脚,这很重要,这就保证机子运行时与地面的距离不会忽高忽低。也就是重心不会上上下下。这种脚的长短、大小完全可以根据需要设计,当然脚要能抬起落下,整台机器还需要有动力、传动机构、方向机构、……等等,所需配套的所有另部件,目前在纯机械的阶段都可以套用用途相当的汽车另配件的设计。当然考虑的问题还有很多很多,稳定性很重要,三点一面是常理,机械运行时要保证每一只脚的落地时间要比脚抬起跨出的时间多,要保证运行时的时间内能有三只脚踏在地面上,处理好平衡问题;机械式的步行机是联动的,行进中每只脚都要统一行动,而跨度肯定是不一样的,没有差速器,但也要解决好跨度长短的问题、……但所有的问题都是可以克服的。

仿生步行机械——也是机器人。网上可查的机器人很多很多,有日本的四足机器人,人型的机器人,美国的四足机器人,人形的机器人,还有轮式的各种各样的机器人,这些机器人有的是轮式的不能在没路的地上走,有的是一定要有电脑指挥的离开电脑活不了的,目前都是一些农民用不了用不起的东西,但还没有看到如上所说的同样构思的四足步行机器人,它可以是纯机械,也可以液压式的,当然按有传感器、遥控器、GPS、电脑芯片等就会更先进一些、更好一些、成为有更多用途的机器人。

仿生步行机械暂时是一种思考中的东西,但笔者认为是看得见摸得着东西,六八年从华家池到机械厂工作,七七年开始研究像牛马一样能走的机械,从纯机械开始,从结构开始构思——到整体,从该机械在行进时的重心不能与地面忽高忽低开始构思到整机的结构,起码机械式的四脚走的应该能做出结构样机,虽然经过努力但未能做出,问题在经费上,就是做出了能成为中国人的、为国力起作用的为时还早,笔者认为创新仿生机械需要许多许多人的共同努力。这种机机械在95年时候曾申请过专利,专利号是“ 95 1 20630 .3 ”名称是“曲柄连杆机构型步行机械”由于多种原因已多年没有维护了,但并没有放弃,还一直在构思,所以说是“看得见摸得着东西”。

仿生步行机械的优势特征

节能型机械, 无需轮胎减少损耗材料。面接触传递牵引力动力功效高。由于步行仿生机械是用脚的脚面与地面的面接触的摩擦力为牵引力,而非车轮与地面的线接触的滚动摩擦力为牵引力,所以动力的牵引力的效率要比车轮式的要高得多。 通过性能比轮式车好。

由于步行机械运行原理是:脚踏在地上后机器重心前移,在脚抬起时由其它脚带动向前跨出再落下,与人走路一样,如不打滑,脚与地面并无滑动,行进中脚与地面只是短期接触,而不是与轮式车辆一样一直落在地上,所以无路的地方无需修路也能走过去,还能走水沟跨田埂。 稳定性好。由于作业的区域是在无路的地方,设计速度要慢些,步行仿生机械几乎可以任意设计(只要重心能在四脚之间),可做得比虫子小,也可做得比山高大;可以说是全能型行走作业机械。似乎所有行业都能用得上。 仿生步行机械是前途无量,随着研发的深入还有很多的品种。 仿生步行机械的种类:可以设计成像生物一样的有明脚的步行式、无明脚的爬行式,还有飞行式、游泳式……。按技术含量分的:有机械式、液压式、遥控式……。按大小分:微型、小型、中型、大型、特大型……。按用途分:运输型、作业型、玩具、……。 作业型的步行机械可以有: 农作物作业机械:可以牵引水泵、收获机、打场机等作业机具。 在沙漠上走的大脚型的作业机械:植树机械、推土挡风机械、挖沙堆砂气流导向机械,牵引机械。 还有集雨积水防漏抗旱机械等 在冰天雪地里的穿冰刀鞋的能防滑、防陷入的、推雪、牵引等机械。 专用于开山造路的机械。 专用于疏通大小沟渠、河流的机械。 能像牛一样在水中游的牵引、撒网、救护等机械。 还可以有能按上发射架的大大小小的各式各样的机械。

仿生机械能为人类做什么。

仿生机械的研发可以引发新一轮的工业大发展。现实早已证明工业越是发达的地区,那里人们的素质越高生活越好,生存空间越大越是自由自在。

仿生机械的发展可以大大拓展人类生存空间、生活质量,现实中已经有许多人们讨厌城镇的生活,也有许多人不适应城区的生活,也有许多人对生活的要求并不高,只要有一块地,有点水,有能藏身的地方就可以了。地球上有的地方的人已经是人多为患了,可以说是闹烘烘的已找不到安静的地方。可还是有很多很多的地方荒无人烟,让想安静的人们去那里生活。可以制造比大象还大的仿生机器人进行人工小气候的区域改造,以适应人的生存。这并不是没有可能,以色列就是这样的国家。

步行仿生机械的研发、发展将轮式、履带式机械一统运行行业的天下打破,而填补了很多轮式、履带式机械所不能到达的更为宽阔的区域

地球上的富人冬不怕冷,还可去暖和的地方,夏不怕热也可去凉爽的地方,可是地球上还是穷人多,他们还住在富人不想去的地方:沙漠、高山之中,他们想过衣食住行无忧的生活,但他们无生产工具,无通行条件,无抵抗自然灾害的能力,目前的交通工具,作业用具不能解决问题,可以造出许多通过性能好的机器人进行适应人类生存改造,也造出适应区域作业的机具,像牛马、骆驼一样的器具来适应当地的作业环境,已达到生产生活生存无忧。

农村、农民、农业问题并不是中国一家,是世界性问题,要使人类能像生物一样自由活动,通行无阻就要有仿生机械。仿生机械穿上不会打滑的鞋,冰天雪地都可以走;穿上可游水的“裤子”可以在水中游;按上太阳能的顶,他们可以在沙漠中生产,生活……。可以到想去的地方,做他们想做的事,达到自给自足,衣食住行无忧。

仿生机械可以装载多种专用设备,进行多种多样的作业……像能铲土、抛地专用机等等……大兴安岭森林灭火可以不用吹风机灭火而用铲土、抛土仿生物专用机械灭火。

农民很多不原意东跑西颠的到处打工,如果有这样的仿生机械,他们能就地生存,不要外出打工。

如果有这样的仿生机械,人类的活动范围有多广,大雪封草原救灾没有不能到达的地方。

如果有这样的仿生机械,不可能有不可到达的地方,边防军不可能吃不上新鲜蔬菜,还要走路巡逻?

创新仿生步行机械如能成为现实。这一全新的行业能增加多少创业的人,几十年以后能成气候又有多少人能就业,如果发展成世界上的大产业又能对人类创造多大的财富。

欢迎大家提问题、意见,探讨步行机,如果有人组织也原意将我的构思进行一次讲座,共同研究,共同进步为国出力!

参与讨论:

http://www.roboticfan.com/robot/bbs/dispbbs.asp?boardid=2&ID=4147&replyID=15741


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