Четирикраки роботи

Дефиниционни граници и таксономия

Четириногата локомоция представлява върха на ненапълно задвижваните, високоразмерни нелинейни системи за управление. За разлика от колесните платформи, ограничени до непрекъснати 2D повърхности, крачещите роботи използват дискретни опорни точки, което им позволява навигация през силно неструктурирани, прекъснати 3D терени. В таксономично отношение, четириногите роботи се класифицират в две основни морфологични архитектури: бозайникови и влечугоподобни. Бозайниковите конфигурации разполагат с крака, съчленени директно под торса, оптимизирайки движенията в сагиталната равнина и ефективността при носене на гравитационни товари. Влечугоподобните конфигурации използват разперена поза, понижавайки Центъра на масата (CoM) за екстремна стабилност при силно наклонени равнини, но страдат от необходимост за по-висок непрекъснат ставен момент.

Освен това четириногите се разделят според техните режими на стабилизация на статично стабилни и динамично стабилни платформи. Статичната стабилност разчита на поддържане на проекцията на CoM строго в рамките на опорния многоъгълник, дефиниран от поне три стъпили крака (напр. походка на пълзене). Динамичната стабилност, напротив, позволява на робота моментно да наруши статичното равновесие, използвайки инерционни сили за балансиране по време на въздушни фази или фази с минимална опора (напр. тръс, раван, скок, галоп).

Историческа еволюция

Генезисът на четириногата роботика се корени в 60-те години на миналия век с General Electric Walking Truck – хидравличен гигант с управление тип "master-slave", изискващ огромно човешко когнитивно натоварване. Фундаменталната промяна на парадигмата се случи през 80-те години чрез Лабораторията за крачещи роботи на Марк Рейбърт в MIT. Рейбърт декуплира изключително сложния проблем на крачещото управление на три ортогонални подзадачи: вертикално подскачане (енергийно състояние), контрол на скоростта напред и контрол на стойката.