Hexapod

又稱: Hexapod Robot, Six-Legged Robot, Insect Robot
類別: Mechanical structure › Robot morphologies
標籤: legged-robot, locomotion, hexapod, walking, servo

六腳步行機器人，以受昆蟲啟發的三腳步態行走運動，具備極佳的穩定性。

定義

六足機器人是受螞蟻、甲蟲與蟑螂等昆蟲啟發的六腳步行機器。六腳的配置提供極佳的穩定性：六足機器人在把另外三隻腳向前移動時，永遠能維持穩定的三腳站姿（三隻腳著地），因此能平順而可靠地行走運動。

六足機器人的主要特點： - 靜態穩定：採用三腳步態時，六足機器人隨時保持三個觸地點，形成穩定的支撐三角形。這使它們本質上比四足機器人或雙足機器人更穩定。 - 冗餘：如果一隻腳損壞或碰到障礙物，其餘五隻腳仍能提供穩定的行走運動，這對野外機器人是很大的優勢。 - 多樣的步態：可使用三腳步態（快速，3 隻腳同時移動）、波浪步態（慢速，一次一隻腳）與漣漪步態（中等速度，在速度與穩定性之間折衷）。 - 地形適應性：每隻腳可個別落點，能在崎嶇不平的地形上移動，同時為感測器或負載維持穩定的機體平台。

六足機器人在開源機器人社群中很受歡迎，因為它們在機械上很容易製作：每隻腳通常使用 3 顆伺服馬達（基節、股節、脛節關節），總共 18 個自由度。使用 3D 列印零件與標準模型用伺服機的平價伺服機設計，花不到 $200 就能做出來。

常見的應用包括地形巡檢、搜救、農業監測與教育。PhantomX 系列、各種以 Arduino 為基礎的六足機器人，以及眾多可 3D 列印的設計，讓六足機器人成為業餘愛好者與學生最容易入手的足式機器人平台之一。

為何重要

六足機器人是有六隻腳的機器人，多出來的一對腳在結構上換來關鍵的穩定性：有六隻腳，機器在移動另外三隻腳時永遠能讓三隻腳著地，形成穩定的三角形，所以在步行的每一刻都是靜態穩定的。這讓步態控制比雙足甚至四足機器人簡單得多，也讓機器人能承受失去一隻腳，這就是六足機器人會出現在巡檢與危險環境作業中的原因。

主要應用

在崎嶇或不穩定地形上巡檢，穩定性比速度更重要
失去一隻腳也不能讓任務中斷的危險環境
步態生成與腿部協調的研究與教育
管線、儲槽與狹窄空間巡檢
跨越不平地面的農業與野外監測
研究受昆蟲啟發之行走運動的平台

實際應用

大多數業餘與研究用六足機器人執行的，是經典的交替三腳步態：兩組各三隻腳交替移動，機體隨時都有支撐。每隻腳通常有三個關節，所以十八顆伺服機的機器是標準配置，而這也是這種設計的主要成本：大量致動器、大量配線，以及相當多用在腿上的質量。相對的優點是，六足機器人能在非常崎嶇的地面上緩慢行走，而不需要雙足或小跑的四足機器人所需的動態平衡控制器。

常見誤解

六隻腳讓它更快：優勢在於穩定性與冗餘，而不是速度；四足機器人更快
六足機器人整體上比四足機器人簡單：步態控制比較簡單，但要製作與維護的致動器多出一半
靜態穩定代表它不會跌倒：在斜坡上或重心離開支撐多邊形時，它仍然可能翻倒
腳越多，地形適應能力就一定越好：腳的長度與可及距離往往比腳的數量更重要

誰需要了解

任何挑選足式平台、且穩定性比速度更重要的人
評估遠端任務冗餘需求的工程師
學習步態生成的學生，三腳步態正是教學範例
在十八顆與十二顆致動器之間權衡的製作者
任何為崎嶇地形比較足式配置的人

影片

Tripod, wave, and ripple gait: lanius

Open Source Robotics

Hexapod

定義

為何重要

主要應用

實際應用

常見誤解

誰需要了解

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