01、常用的驅動器
在移動機械人系統中，驅動器（actuator）是用來使機械人發出動作的動力機構，它可將電能、液壓能和氣壓能轉換為動能。對於機械人來說，主要有三種不同型別的驅動系統：電機驅動系統、液壓驅動系統和氣動驅動系統，三種驅動方式各有特點，其對比見表2-2。
表2-2移動機械人驅動方式對比
電機驅動在移動機械人中最常用。電機驅動系統是利用各種電動機產生的力矩和力，直接或間接地驅動機械人本體以獲得機械人的各種運動的執行機構。目前常用的電機有直流電機、伺服電機和步進電機，它們能將輸入的電訊號轉換成電機軸上的角位移或角速度輸出。大疆公司設計生產的教學和娛樂型機械人「機甲大師（robomaster） s1」（圖2-5）是典型的電機驅動的移動機械人。
圖2-5大疆機甲大師（robomaster) s1
robomaster s1配備四個麥克納姆全向移動輪，輪組由 4 個含 12 個輥子的麥克納姆輪構成，可實現全向平移及任意旋轉，配合前橋懸掛，全向移動實現自由走位。robomaster s1上裝配的m3508i無刷電機，內建整合式 foc 電調，輸出轉矩高達0.25n·m，動力強悍。電機控制上採用線性霍爾感測器配合速度閉環控制演算法，能夠實現精細操控。無刷電機上有過壓保護、過熱保護、緩啟動保護以及短路保護等重保護機制，以增強控制的穩定性。
以打造像人或者動物那樣能夠在現實世界中靈活移動工作的移動機械人為目標，波士頓動力公司早在2023年就推出一款液壓驅動的四足機械移動機械人——big dog（大狗）。它拋開傳統的輪式或者履帶式移動機械人結構，參考哺乳動物的身軀四肢結構，機械式組裝四肢關節，通用性強，以便適應更多的地形地貌，結構如圖2-6所示。
圖2-6big dog結構圖
big dog的身高約1m，質量為109kg，可負載45kg自由行走或奔跑，最大爬坡角度可達35°，四足結構使得它能適應各種複雜的環境結構，即便是側面遭受壓力，也能快速調整四足工作，以保持身體穩定不摔倒。big dog整體具有16個自由度，可橫縱在兩個方向上自由移動，由汽油發動機提供動力，發動機驅動液壓系統，以液壓系統作為驅動輸出動力進而控制每段肢體的動作，實現了軀體的靈活運動。
big dog雖然能夠及時應對平衡干擾因素，保持重心穩定，使得機械人平穩前行，但是也有液壓驅動通有的缺點，執行過程中雜訊大。為此，波士頓動力公司在big dog的基礎上幾番改進，推出ls3、cheetah等四足移動機械人，而後於2023年推出spot移動機械人。spot在前三個機械人的基礎上實現了低噪執行，具有12個自由度，採用電池能源提供動力驅動液壓系統，有效控制了機械人的執行雜訊。之後又推出spot mini，液壓驅動在移動機械人上應用廣泛。
相比於液壓驅動，氣動驅動更加適合於小型移動機械人。長期以來，機械人界都想開發出通體由軟體材料構成的機械人，但柔性電池和電路板的開發是一大難點。哈佛大學的研究人員另闢蹊徑，研製出世界上第乙個完全軟體且自我驅動的機械人——「小章魚」。其結構如圖2-7所示。
圖2-7氣動驅動機械人「小章魚」
「小章魚」依靠體內的化學反應功能，將過氧化氫轉變成大量氣體，氣流流入機械人手臂給機械人手臂充氣，從而驅動機械人運動。「小章魚」機械人的整個微流體網路都是「自我反饋」，通過控制化學反應的時機實現自我驅動。
除了上述三種常用的驅動方式以外，還有一些特殊的驅動方式，如光化學反應材料、化學反應材料、形狀記憶合金等智慧型材料的驅動。智慧型材料會對外界給予的刺激做出反應，這些刺激包括光、力、電場、磁場、溫度等。通常，這些反應的規模都很小，因此，這種型別的驅動器主要用在體積小、微型規模的機械人上。
多倫多大學hani naguib教授團隊設計了一種基於電熱驅動器（electrothermal actuator，eta）的軟體機械人「尺蠖」。圖2-8為尺蠖的運動分解圖。尺蠖的四隻腳是導電的銅片，通電後可以加熱機械人本體。本體基於形狀記憶原理在常溫下保持彎曲的樣子。每通過路徑就給它通12v的電壓20s，機械人受熱會從彎曲狀態伸展。20s後停止通電，一段時間後隨著熱量的消散，它會再次回到最初記憶的彎曲形狀。尺蠖的尾巴是硬質的材料，產生阻力從而推動機械人向前，以此反覆執行實現爬行的運動。
移動機械人專案概述
之前有一篇關於機械臂專案 這一篇，就讓我來總結一下搭建乙個完整的移動機械人所需的知識及步驟吧，小小拙見，有問題請及時指正 這裡我還是不太想寫成大部分參考書上的那樣，什麼執行系統啊驅動系統啊。現在打字的我其實只是個工程師，不是在寫書或者 只是想用最簡單的話，描述給不是ai或者機械人領域的人聽，一如既往...
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