大狗機械人
摘要：乙個形似於機械狗的四足機械人被命名為「大狗」(bigdog)，由波士頓動力學工程公司專門為美**隊研究設計。它不僅僅可以爬山涉水，還可以承載較重負荷的貨物，而且這種機械狗可能比人類都跑得快。
「大狗」機械人的內部安裝有一台計算機，可根據環境的變化調整行進姿態。「大狗」即可以自行沿著預先設定的簡單路線行進，也可以進行遠端控制。大狗機械人被稱為「當前世界上最先進適應崎嶇地形的機械人」。
1. 大狗機械人概述
1.1 大狗機械人設計特色
「大狗」機械人由波士頓動力學工程公司研製。這種機器狗的體型與大型犬相當，能夠在戰場上發揮非常重要的作用：在交通不便的地區為士兵運送彈藥、食物和其他物品。
它不但能夠行走和奔跑，而且還可跨越一定高度的障礙物。該機械人的動力來自一部帶有液壓系統的汽油發動機。
「大狗」的四條腿完全模仿動物的四肢設計，內部安裝有特製的減震裝置。機械人的長度為1公尺，高70厘公尺，重量為75千克，從外形上看，它基本上相當於一條真正的大狗。
「大狗」的肌肉是分布於四肢和軀幹的液壓系統，液壓系統的動力**於單缸二沖程汽油機。在控制系統的控制下各部分液壓系統和彈簧系統配合，就可以實現個條腿的伸縮曲直，從而實現邁步，瘦腿等動作。
「大狗」機械人的內部安裝有一台計算機，可根據環境的變化調整行進姿態。而大量的感測器則能夠保障操作人員實時地跟蹤「大狗」的位置並監測其系統狀況。
這種機械人的行進速度可達到7千公尺/小時，能夠攀越35度的斜坡。它可攜帶重量超過150千克的**和其他物資。「大狗」即可以自行沿著預先設定的簡單路線行進，也可以進行遠端控制。
圖 1美軍大狗機械人
1.2大狗機械人誕生的意義
大狗機械人的誕生有狠毒標誌性的意義，標誌著美軍地面控制技術達到乙個新的階段，標誌著放生學學在軍事科技上的應用登上了乙個新的台階，標誌著美軍的步行式地面移動技術取得階段性的成果，一改過去依賴輪式，履帶式機械機動方式的現狀。
2．大狗機械人詳細介紹
2.1大狗機械人的組成部分
圖 2大狗機械人組成部分
2.2大狗機械人的眼睛
大狗機械人的眼部含有立體設想系統，能夠行程三維地形模型，從而使大狗機械人分辨出前方道路是否安全，計算出溝壑或者洞穴跨度是否可以安全跳過，實驗資料顯示大狗在滿負荷時可以跨越1.1m的距離。大狗還可以通過記錄來測試地面的崎嶇程度，並通過牽引力調節來防滑，即使滑倒也能自行站立起來。
圖 3大狗機械人探視安全路徑
2.3大狗機械人的行走方法
大狗機械人的行走模式是通過四條腿來控制的，每條腿上面都有低摩擦液壓伺服馬達，這些馬達上安裝了50個感測器，其行走動作由控制這些感測器的計算機控制。這些感測器不僅可以檢測自身的自由愛和及速度，機械人腿部關節的運動和力度，還有發動機的轉速，以及內建發動機的溫度和液壓。初級控制如關節的位置與力度控制，高階控制如移動過程中的速度與高度的控制，都通過機載計算機控制。
因此，「大狗」機械人能夠展示多種移動方式與速度。通過控制它的四條腿，它能夠站起、蹲下、爬行、小跑，甚至飛奔式地跳躍前進。「大狗」機械人在小跑時的平均速度為5.
6km/h左右，跳躍前進的速度超過了11.2km/h。
為了模仿人類行走的速度，這種機械人採用一種動態平衡小跑步態，利用橫向速度與加速度來保持平衡。多個慣性感測器及「大狗」機械人的控制系統測出各條腿的運動力量和地面反作用力來分配絛腿的負荷，以此來優化它的機動負載能力。
2.4大狗控制
「大狗」：由「操作員控制單元」控制
「大狗」機械人的控制，由一名操作員使用「操作員控制單元」，通過無線網路電台向它傳送指令。
「操作員控制單元」置於人員專用的負荷背心內，包括900mhz無線電廣播天線、無線電台、行駛控制器介面，還有頭戴式顯示單元，都使用電池供電。
操作人員使用「操作員控制單元」向機械人傳送行駛與速度指令，引導機械人按其指定路線行進。其他指令包括出發或停止、蹲下以及它能夠執行的各種速度。視覺顯示器用於顯示運算元據。
「大狗」機械人的自帶控制系統則控制腿部動作與穩定性。
2.5「大狗」的下一代：「阿爾法狗」
「大狗」機械人的繼續發展演變促進了「步行班用支援系統」的開發，這一系統亦稱「阿爾法狗」。波士頓動力公司已經設計出改進的同類機械人，它在效能和方便徒步士兵使用上均超出「大狗」機械人。
美國國防高階研究計畫局一直在支援這一專案，最近對最新型「步行班用支援系統」進行首次室外演練，成功地展示出其包括在崎嶇地形上行走的全部能力。
繼這次成功演練之後，一項歷時18個月的計畫業已公布，定於2023年夏開始實施，這將見證國防高階研究計畫局完成系統的綜合開發，改進其關鍵功能，確保對徒步作戰人員具有更大的實用價值。
「阿爾法狗」須驗證它運載181kg負荷、24小時行走32km的能力，而它的「視覺」感測器也將要加以改進。
此外，美國國防高階研究計畫局還將增加新功能：
其一，增強的「聽覺」感測器正在研究中，使班組成員能夠在喊出機械人聽得懂的指令，包括蹲、坐、停、走之後，機械人能夠處理並執行。
其二，美國國防高階研究計畫局還希望將「阿爾法狗」用作遠端輔助電源，使徒步士兵在長時間巡邏或者作戰中能夠用機械人的電源給其他裝置充電。
2.6國產大狗機械人
國產四足機械人酷似美軍「大狗」。
一組中國正在研製的四足機械人的**引發廣泛關注。這款機械人主要部件由4條修長的腿和乙個圓柱體狀的機身組成，看上去好像乙隻沒有頭的狗。單從外形上看，我國的這款機械人酷似美國研製的「大狗」機械人，最明顯的是都採用了相同的四條腿設計，只是我國的這款機械人在尺寸上稍小一些。
圖 4國產4足機械人
這個機械人名叫 frog(四條腿機械人)，是由我國中國科學院自動化研究所 wei wang 教授發明的。目的是展現遠古某些四足恐龍的行走方式(例如三角龍)，在展覽時有更直觀的展現。
frog 使用 linux系統，採用無線的方式與控制它的電腦互動，不過在使用時他仍舊需要乙個電源插頭。體內關節安裝有加速感測器，能夠模擬行走等等。這玩意看上去有點像 boston dynamics 公司出牌的軍用大狗機械人。
而 wei wang 教授也見過 bigdog，對此他表示：bigdog 是用液壓方式移動，而我們frog 是使用電動機的方式。
我會繼續關注四腿機械人的發展。
[1] 方菲，劉煥松，徐欣.現代超級「騾」「大狗」機械人.2023年3月20期刊
[2] 機械工程師新型大狗機械人「阿爾法狗」2023年10月10日期刊.
[3] 流體傳動與控制.美國研製成功「大狗」四足機械人. 2023年19月15日期刊.
奈米機械人報告
奈米機械人報告lt027 陳彥融主題 雷射聚焦屏陣列機器人群說明 本微型機械人正如其名，需要以聚集 群來完成任務，目前對於癌症治療的方式 已知有放射線治療 化學治療 標靶藥物，以及最近才被研發出來的雷射治療法，我 想到了一種新的治療方式，透過雷射聚焦 屏陣列機械人來聚集雷射光，這些機械人 由一具奈米...
哈工大威海汽車構造總結
前些天有同學建議我把課本上老師畫的知識點總結一下，既然我比大家少考了一門課，就利用這段時間為大家服務一下吧。因為章數較多，最近也經常不在寢室，所以總結的比較慢，今天才總結完，希望大家見諒。由於能力有限，我只總結了老師畫的重點部分，也有可能疏忽了部分知識點，如果有同學覺得還有什麼地方比較重要，歡迎指出...
機械人現場實習報告
通過這段時間的現場對機械人的安裝，除錯實習，感覺理論與現場還是有一定的差距，需要我們靈活應用現場的支援去作業。安全及一些經驗做了一下總結。安裝時應注意一下幾點 1 在搬運及安裝時，我們操作人員必修手戴防滑手套，頭戴安全帽，腳穿勞保鞋。2 在搬運時，不管是用吊車還是叉車，至少三人同事作業，周圍不要有人...