机器人 Scorpion（见图 1-7），由德国 Fraunhofer 自主智能系统研究所研制。每条腿 3 个旋转自由度，采用微型伺服电机驱动，装备了1个摄相机和1个超声波声纳测距传感器。步态控制基于 CPG 原理，同时引入了反射机制以适应崎岖地形。六足机器人 Tarry II（见图 1-8），由德国杜伊斯堡大学机械工程学院研制。每条腿3个旋转自由度，采用舵机驱动，配备了足端接触觉传感器，用于测量姿态的两轴加速度计，股节安装的用于获取载荷信息的应变测量电路，以及躯干前端用于避障的超声波传感器，可实现崎岖地形全方位步行。
六足机器人 Spider-bot（见图 1-9），由美国加州理工大学喷气推进实验室研制。体积仅手掌大小、形似蜘蛛，采用超轻的晶圆电池提供动力，每条腿 3 个旋转自由度，采用舵机驱动。躯干前端的触须传感器，使机器人能以可预测的方式接近障碍或探测地形条件。机器人 Lauron IV（见图 1-10），由德国卡尔斯鲁厄大学的 FZI 研究所研制。每条腿 3 个旋转自由度，采用伺服电机驱动、皮带传动。胫节集成了 3 轴力传感器，可提供足端三维力信息，各关节电机装备有电流传感器，用于检测该关节作用力，躯干上配置加速度计和压电陀螺仪，可提供三维的角速度及加速度信息。
六足机器人 Hamlet（见图 1-11），由新西兰坎特伯雷大学机械工程学院研制。每条腿 3 个旋转自由度，采用微型伺服电机驱动、伞齿轮传动，装备了躯干姿态传感器和三维足端力传感器，采用足端力/位置混合控制。机器人MiniQuad II（见图 1-12），由华中科技大学机械科学与工程学院研制。每条腿 3个旋转自由度，采用直流伺服电机驱动、行星齿轮和蜗轮蜗杆传动，可通过改变足单元模块间的搭配变换成四足、六足等构形。基于腿臂融合、模块化设计思想，支持可重构和容错功能，具有全方位的移动能力。
机器人 LAVA（见图 1-13）由南洋理工大学机械与航天学院研制。每条腿 3个旋转自由度，采用伺服电机驱动、蜗轮蜗杆传动，腿部机构采用逆向差速齿轮驱动系统，具有移动与操作双重功能。采用力/位置混合控制，以增强地形适应能力。六足机器人 T-Hexs（见图 1-14），由日本 KIMURA 实验室研制。具有自主运作模式和操作者手柄遥控模式，单个操作者可同时控制多个机器人，完成物体的抓取以及搬运作业。
六足机器人 SRP-robot 系列（见图 1-17、图 1-18）由南洋理工大学机械与航天学院研制，主要用于教学目的。每条腿 3 个旋转自由度，采用舵机驱动、连杆传动，具有全方位的步行能力，电机密集地布置于躯干四周，机构十分紧凑，行动敏捷，具有较大的结构刚度和较小的腿部转动惯量。 六足机器人 LEMUR II（见图 1-20），由美国加州理工大学喷气推进实验室研制。LEMUR II 是在前一代 LEMUR I（见图 1-19）的基础上改进而来，主要用于太空设备的勘测、装配和维护。每条腿 4 个旋转自由度，肢体关于正六边形躯干呈轴对称分布，集成了各种先进的末端执行器（例如超音速钻孔器），具有快速连接功能，可快速更换执行工具，运动及操作过程均采用力控制方式。
六足机器人 Asterisk（见图 1-21），由日本大阪大学工程科技研究所研制。每条腿 4 个自由度，均采用舵机驱动。配备了 1 个三轴加速度计和 1 个两轴陀螺仪，足端装备了三维力传感器、红外传感器及无线 CCD 相机，可在崎岖地
形或金属网格天花板上全方位步行或进行作业。六足机器人 Sprawl（见图 1-22），由斯坦福大学仿生机器人实验室研制。腿部为被动弹性结构，每腿 1 个直线自由度由汽缸驱动、1 个旋转自由度由电机驱动，质心位于躯干后下侧，可实现姿态自稳定，腿部具有蹬踏和稳定功能，采用定时的开环/前馈控制。
六足机器人 RHex（见图 1-23），由美国加州伯克利分校等单位研制。每腿仅 1 个驱动器，实现了动力与控制的自主。装备了 1 个三轴加速度计和 1 个三轴光纤陀螺仪，可在受外力扰动后调整姿态，通过各腿的应变测量单元获取躯干的瞬时姿态，并迅速使能新的自主步态控制以减少驱动载荷，实现自适应奔跑。六足机器人 RiSE（见图 1-24），由美国斯坦福大学等单位基于攀爬生物行为学研究成果研制。每条腿 2 个旋转自由度，配备了惯性（姿态）测量、关节角位置测量、腿部应变测量、足端接触传感器，足端装备了微型钻和新型粘着材质，一个固定的尾部机构可帮助在峭壁上维持平衡。
三．六足仿生机器人越障步态运动原理
“六足纲”昆虫(蟑螂,蚂蚁等等)在平坦无阻的地面上快速行进时,多以交
替的三角步态运动[4],即在步行时把六条足分为两组,以身体一侧的前足、后足与
另一侧的中足作为一组,形成一个稳定的三角架支撑虫体,因此在同一时间内只有一组的三条足起行走作用:前足用爪固定物体后拉动虫体前进,中足用以支撑并举起所属一侧的身体,后足则推动虫体前进,同时使虫体转向,行走时虫体向前并稍向外转,三条足同时行动,然后再与另一组的三条足交替进行,两组足如此交替地摆动和支撑,从而实现昆虫的快速运动[5]。为了便于区分下面提出的步态,将这种步态定义为“三角步态”。三角步态(或交替三角步态),是β =1/2时的波形步态,运动时六腿呈两组三角形交替支撑迈步前进。其行走轨迹并非是直线,而是呈“之”字形的曲线前进。
六足机器人采用三角步态的运动示意如图2所示。接触地面的腿(如图中黑方块所示),形成了稳定的三角形结构。这样模型通常会保持直立平稳的走姿而不会在走路时跌跟头[6]。
图2 机器人三角步态走法
四．六足机器人三角步态分析
一般采用的是三角步态实现静态步行。如图3所示的1,4,5腿一组,2,3,6腿形成另一组,两组腿协调运动,从状态(a)中2,3,6腿支撑的复位状态到1,4,5腿支撑的初始状态。首先是摆动腿提起并向机器人本体前进方向运动一个步长(b);然后摆动腿变成支撑腿并支撑着机器人本体向前运动一个步长(c),以后是摆动腿继续向前(d),接着变成支撑腿使机体向前运动一个步长(e)。从图3看脚底在水平面的投影似乎是不规则的,这时小腿提起,骸关节向前摆动时,膝关节固定,足端轨迹必是一曲线,但这和图2并不矛盾,因为运动过程中步态三角形没有变形,因此是协调的,运动过程中,重心位于支撑三角形内,因此也是稳定的。设步态三角形三点的水平面坐标为A’(xa,ya),B’(xb,yb),C’(xc,yc),机器人本体重心在坐标原点上。机器人朝前进方向运动一个步长L1后,支撑三角形变为A′B′C′,如图4所示。机器人再向前运动一个步长后,其机器人重心仍落在ABC内,则为稳定的步态三角形,否则为不稳定的步态三角形。在三角步态中,若步态三角形在运动过程中是不变形的,则