在廢墟瓦礫間穿梭、陡峭山坡上攀爬、泥濘沼澤中前行，這些復雜地形對傳統輪式或履帶式機器人而言，往往是難以逾越的障礙。而六足機器人憑借仿生多足結構，展現出地形適應能力強、穩定性高、容錯性強等獨特優勢，正逐步成為復雜環境探測、工業巡檢、災害救援等領域的“尖兵”。

目前，針對六足機器人的研究主要集中在環境感知、運動規劃、智能控制、人機協同和移動加工等領域。機械系統作為感知和控制系統的載體，對六足機器人的性能表現具有至關重要的影響，是六足機器人執行作業任務的基礎。因此，合理的機構設計是開發高性能六足機器人的前提，也是實現六足機器人自主作業和智能控制的基礎。當前在六足機器人機構設計方面的研究相對較少，并且主要集中于構型設計。構型設計是根據作業任務需求，設計六足機器人的整機形態和腿部機構中的支鏈數目、運動副種類及連接順序等。除了構型設計，機構尺度設計對提升六足機器人的性能表現也具有重要意義。

因此，《面向越障能力的六足機器人機構尺度設計》重點探討六足機器人的機構尺度設計問題，提出一種面向越障能力的六足機器人機構尺度綜合方法。該書研究的目標是開發用于工業環境下執行巡檢探測任務的六足機器人，設計六足機器人的構型，并開展面向越障能力的機構尺度綜合研究。六足機器人面對的是復雜地形環境，主要包括樓梯、溝渠和臺階等障礙。在滿足地形適應能力的基礎上，六足機器人需合理配置主動驅動自由度的數量，降低系統的機械復雜度、控制復雜度、能量消耗和加工制造成本，提高系統的可靠性。根據六足機器人作業環境和越障能力的要求，本書首先從功能需求出發設計六足機器人的整機構型，然后根據越障能力指標設計六足機器人的機構尺度。

六足機器人整機構型、坐標系定義和腿部編號

面向越障能力的六足機器人機構尺度綜合過程包括三個主要步驟：首先，確定滿足越障能力要求的腿部機構尺度和機身尺度的參考范圍；其次，解析計算機身工作空間和腿部機構工作空間的邊界；最后，利用機身和腿部機構的協同運動，驗證和評估六足機器人的越障能力。本書的研究工作將為面向越障能力的機器人機構尺度綜合提供一種可行的理論參考與實踐路徑，以期提升設計效率，縮短迭代試錯的過程。

六足機器人的形態轉換

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面向越障能力的六足機器人機構尺度設計購買

齊臣坤, 高峰, 李化洋著

北京: 科學出版社, 2026. 3

(智能機器人基礎理論與關鍵技術叢書)

ISBN 978-7-03-083873-5

《面向越障能力的六足機器人機構尺度設計》由上海交通大學機械與動力工程學院機械系統與振動全國重點實驗室齊臣坤、高峰與北京臨近空間飛行器系統工程研究所李化洋共同撰寫。全書共6章：

◆ 第1章綜述國內外六足機器人越障能力與機構尺度綜合研究現狀。

◆ 第2章完成整機與并聯構型腿部機構的設計，在保證穩定性和地形適應能力的前提下減少驅動數量、降低系統復雜度，并建立腿部與機身的運動學模型。

◆ 第3章通過分析越障過程中足端工作空間、穩定裕度及干涉約束與越障指標的關系，求解機身與腿部機構的尺度參考范圍，并揭示尺度對機身位姿調整能力的影響規律。

◆ 第4章提出機身位置工作空間邊界的解析計算方法，高效獲取機身相對于工作空間邊界的位姿調整范圍，為協調機身與腿部運動提供依據。

◆ 第5章結合足端工作空間、穩定裕度、干涉約束及機身工作空間解析邊界，優選足端支撐位置并規劃協同運動序列，通過仿真與樣機實驗驗證機構尺度設計的可行性與越障能力。

◆ 第6章以膝關節朝向可調的變形態六足機器人為例，建立機構尺度與典型地形（溝渠、低矮空間、障礙物、臺階/樓梯）的匹配關系，繪制性能圖譜并通過仿真與實驗驗證設計有效性。

本書可供從事機械設計和機器人相關專業研究的大學教師、研究人員、工程技術人員、碩士與博士研究生閱讀和參考。

本文摘編自《面向越障能力的六足機器人機構尺度設計》（齊臣坤,高峰, 李化洋著. 北京: 科學出版社, 2026. 3）一書，有刪減修改， 標題為編者所加。

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（本文編輯：劉四旦）

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