足式移動機構在有些環(huán)境下有以下d特的優(yōu)勢：

(1)足式移動機構對崎嶇道路具有很好的適應能力，足式運動方式的立足 點是離散的點，可以在可能到達的地面上選擇Z優(yōu)的支撐點，而輪式和履帶式 移動機構需要面臨Z壞的地形上的幾乎所有的點。

(2)足式運動方式還具有主動隔振能力，盡管地面高低不平，機身的運動仍然可以相當平衡。

(3)足式移動機構在不平地面和松軟地面上的運動速度較高，能耗較少。 現(xiàn)有的足式移動機器人的足數(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動。實際應用中，由于雙足和四 足具有Z好的適應性和靈活性，也Z接近人類和動物，所以用的Z多。

足式移動機構一般分為雙足行走機器人的機構和多足移動機器人的 機構。

1. 雙足行走機器人的機構

雙足行走機器人屬于類人機器人，典型特點是機器人的下肢以剛性構件 通過轉(zhuǎn)動副連接，模仿人類的腿及髖關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(jié)。并以執(zhí)行裝置代 替肌肉，實現(xiàn)對身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調(diào)運動，各關節(jié)之間可以有一定角度的 相對轉(zhuǎn)動。與其他足式機器人相比，雙足機器人還具有如下的優(yōu)點：

(1)雙足機器人對步行環(huán)境的要求很低，能適應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階及通過不平 整、不規(guī)則或較窄的路面，故它的移動“盲區(qū)”很小。

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

(3)雙足行走是生物界難度Z大的步行動作，但其步行性能卻是其他步行 結構所無法比擬的。

此外，雙足行走機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環(huán)境進行大規(guī)模改造。因此，雙足行走機器人具有廣闊 的應用領域，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。

為一種多支鏈運動機構，多足步行機器人不僅是一種拓撲運動結構，還 是一種冗余驅(qū)動系統(tǒng)。 一般而言，具有全方位機動性的多足步行機器人每條 腿上至少有3個驅(qū)動關節(jié)，四足步行機器人就至少有12個驅(qū)動關節(jié)，而六足步 行機器人則至少有18個驅(qū)動關節(jié)。這樣一來，機器人的驅(qū)動關節(jié)數(shù)遠多于其 機體的運動自由度數(shù)，這是輪式或履帶式等移動機器人所不具備的特點。也 正因為如此，多足步行機器人的移動機構和控制比一般的移動機器人的機構 和控制要復雜得多。

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

機器人的步行腿通常由一個平面連桿機構、臀關節(jié)機構和腳及其腳關節(jié) 組成，腳關節(jié)是球鉸，它具有三個轉(zhuǎn)動自由度，這樣整條腿就有六個自由度。 每條腿上的主動關節(jié)通常都有驅(qū)動。由于機器人的重量主要集中在其機體 上，臀關節(jié)連接著腿和機體，因此一般設計時都將機器人的結構重心與其幾何 中心盡可能重合。當腳與地面接觸時，該腿定義為站立腿，并假設腳與地面的 接觸點在腳移開前是不變的。隨著腳的移開，腿處于擺動狀態(tài)，則該腿定義為擺動腿。以圖2-15為例，機器人站立時就相當于一個并聯(lián)機構，它們的本質(zhì) 區(qū)別在于多足步行機器人涉及冗余驅(qū)動的情況。