robot-notes /形態/形態分支總覽
形態分支:換了形態,哪幾層會變
共通核心那一章的東西,換成四足或人形照樣成立。這一章放的是不成立的那些——同一個問題,不同形態必須用不同的方法解。
先把分岔點列出來,才知道每一種形態各自要補什麼:
| 分岔點 | 輪式 AMR | 移動操作(車 + 手臂) | 四足 | 人形 |
|---|---|---|---|---|
| 構型自由度 | 平面 3 DOF,其中差速車只能控 2 個(不能橫移) | 底盤 3 + 手臂 6–7,而且加起來冗餘——同一個目標姿態有無限多組解 | 12–18 DOF + 浮動基座 6 DOF | 25–40 DOF + 浮動基座 |
| 接觸與支撐 | 四個輪子一直踩在地上,支撐面固定 | 同輪式,但手臂伸出去會改變重心,可能翻車 | 支撐面隨步態切換(三足支撐 / 對角小跑) | 雙足,支撐面最小、切換最頻繁 |
| 運動學 | 差速正逆解,兩條公式 | 手臂 DH 參數 + Jacobian + 逆解多解與奇異點 | 腿部逆解 + 浮動基座的接觸約束 | 同四足,再加上手臂與軀幹的耦合 |
| 控制核心 | PID 追輪速 | 位置控制 + 力/阻抗控制(碰到東西不能硬推) | 平衡(ZMP / capture point)、MPC + 全身控制 | 同四足但餘裕更小 |
| 狀態估計 | 輪子 odometry + LiDAR 定位 | 同輪式,再加手臂關節與工件位姿 | 腿部運動學 + 接觸偵測 + IMU 融合,基座會浮動 | 同四足,誤差容忍更低 |
| 安全法規 | ISO 3691-4 / ANSI R15.08 | 再疊 ISO 10218 + ISO/TS 15066(協作機器人的功率與力限制) | 尚無成熟的專屬標準 | 同左 |
一句話收斂:往右走,冗餘度變高、支撐面變小、可容忍的控制誤差變小。 這條軸也解釋了為什麼強化學習在足式與人形上比在輪式上重要得多——輪式的控制問題可以寫成方程式解掉,足式的接觸切換寫不出封閉解。
各形態
- 輪式 AMR — 差速底盤、萬向輪、輪轂馬達與減速機。本筆記覆蓋最完整的一條線,送餐機器人與物流搬運車都在這裡。
- 移動操作:搬運車 + 機械手臂 — 底盤那半沿用輪式的答案,難的是相加才長出來的三件事:冗餘與零空間、定位精度差抓取一個數量級、伸臂會翻車。含手臂運動學與底盤手臂耦合兩篇。
- 四足 — 三個讓輪式問題變乾淨的前提被同時打掉:浮動基座(欠致動)、接觸離散化(混合系統)、支撐多邊形退化到消失。含根本分岔與步態與致動兩篇。
- 人形(待後續輪次)— 雙足平衡、全身控制、上肢操作、VLA 模型。
沒有列進來不代表不重要,只是還沒寫。進度見 PLAN.md。