Hexapedal机器人

无论是穿越火星的沙漠，还是在石头小路上行走，这个机器人被设计成移动方便、快速，跳跃，甚至翻转。

宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)设计的仿生机器人旨在提供更高水平的机动性和耐久性，同时提供快速行为发展的能力。X-RHex (Robot Hexapod)是高移动RHex平台的最新版本。与以前的版本相比，X-RHex的设计具有更强的强度、更长的运行时间和更大的机动性，而且它是第一个采用模块化有效载荷架构来支持各种研究需求的RHex。

这种六条腿的机器人是以昆虫为原型的，昆虫的三条腿总是同时接触地面。作为一个奔跑机器人，X-RHex在复杂、自然的户外地形中提供了强大的操作能力。该机器人有望成为一种有效的研究机器，无论是在实验室还是户外进行实地测试。

负载规范包括一个5V、12V和电池电压(37V到42V)电源接口，以及一个USB和以太网连接。有效载荷通过军用标准Picatinny轨道安装标准接口附着在机器人上。虽然典型的有效载荷通常比X-RHex本身的质量更小，但该机器人已经过测试，背上的重量可达12公斤，这明显比机器人的重量重。有效载荷可以包括网络摄像头、GPS设备和用于快速处理传感器数据的二次计算机。

x - rhex车身尺寸为57 x 39 x 7.5厘米，离地间隙为12.5厘米(倒置时为12厘米)。每条腿的直径为17.5厘米，安装两节电池后的重量为9.5公斤。X-RHex机械设计的主要目标之一是提高其框架的耐久性，包括抗疲劳和冲击，以及使用性能，同时实现比以往型号的RHex更好的性能。

另一方面，腿部设计被保留了下来。腿部支架几乎集中在更薄的身体上，这意味着机器人即使在倒置状态下也能有更大的离地间隙。电动机是在仔细分析了过去的RHex机器人的性能后选择的。该团队选择使用由美国马克森电机公司设计和制造的平面无刷电机。每个电机提供84瓦的持续功率，齿轮传动比为28:1，机器人的最大功率密度为240 W/kg。

X-RHex是围绕四个子系统设计的，包括一台主计算机、电子组件、电池和电机组件。而主计算机处理所有高级控制和通信;电子堆栈包含电机控制器、控制接口板和用于电源分配、调节、保护和监控的电池管理板。每个堆叠的外侧安装有锂聚合物面糊和接口板。电机组件，包括无刷电机和相关传感器，位于每六个髋部。

X-Rhex以大约每秒4个身长(大约每秒2米)的速度移动。所使用的电机是马克森EC 45无刷电机。在6条C型腿的每一条上都有一个C型腿(腿的形状像一个C)。C型腿基本上是弹簧，在垂直和旋转方向上都是柔顺的。这意味着即使它们旋转，它们也能推动。无刷电机非常适合这种类型的应用，因为他们是高效电机，他们没有摩擦由于刷子，并产生火花，而在运行。

Maxon公司内部设计和制造了完整的有刷和无刷电机系列。他们还提供齿轮头，编码器，和其他配件为他们的电机，包括广泛的电子阵列。该公司的EC扁平无刷电机的额定功率从12到70瓦以上，并标配霍尔传感器。该电机也可在各种操作电压，以及速度和扭矩。马克森电机寿命长，运行安静。

每个分支的操作有两个阶段:地面阶段和空中阶段。就像昆虫一样，在任何特定的时间，三条腿都处于操作的每个阶段。这为机器人提供了静态稳定性。这种步态被称为交替三脚架步态，是六脚机器最稳定的操作方式。

旋转的地面阶段必须以较慢的速度移动，并需要更高的扭矩额定值。空中旋转阶段需要以更快的速度移动，但需要更低的扭矩。这是因为双腿在地面上只进行约60 - 90度的旋转，而它们在空中则进行其他270 - 300度的旋转。

此外，无论地形如何，c型腿在地面阶段都会产生摩擦。由于X-RHex可以在岩石、沙子、泥土、草地、建筑物地板等地面上移动，因此其腿在地面阶段和空中阶段所花费的时间是可变的。注意，不是所有的步态都必须以三脚架为基础。但是，为了尽可能地灵活，必须根据机器人预期的移动方向，为每种步态创建不同的算法。