Введение. Шагающие роботы (ШР) — перспективное направление развития робототехники. Преимущество ШР над колесными и гусеничными машинами заключается в их повышенной проходимости. Имеют место принципиально более высокие возможности по адаптации к опорной поверхности и профильная проходимость, высокая маневренность, допускающая перемещение робота в произвольном направлении и повороты на месте, возможность работы на слабых грунтах, возможность управления опорными реакциями и стабилизации положения корпуса при движении. Необходимо особо отметить, что ШР при перемещении не оставляют сплошной колеи, что обусловливает меньший вред, наносимый экологии в сравнении с колесными или гусеничными аналогами.
Таким образов, ШР обладают рядом особенностей, которые обеспечивают кардинальное расширение диапазона использования оборудования и позволяют выполнять на сложной местности работы, недоступные для традиционно применяемых колесных и гусеничных машин.
Одним из возможных путей синтеза древовидных кинематических структур (КС) ШР является их заимствование (полное или частичное) у биологических прототипов. Для случаев, когда в качестве биологического прототипа ШР выступает человек или любое другое позвоночное животное, предложен алгоритм восстановления КС биологического прототипа по фотографическим изображениям его скелета [1–6]. Применение этого алгоритма в сочетании с модифицированной системой координат Денавита-Хартенберга (СК Д-Х) [7, 8] дает разработчику возможность в автоматизированном режиме синтезировать различные варианты КС, отличающиеся степенью их приближенности к биологическому прототипу, и выбрать среди них оптимальный [9]. Данный подход к синтезу КС ШР реализован в специально разработанной в среде MATLAB программе [10].
Наиболее распространенными видами ШР являются двуногие (в большинстве своем антропоморфные) [11– 23], четырехногие [24–29] и шестиногие [30–37]. Существуют также одноногие [38–41] и трехногие ШР [42–45], не имеющие биологического прототипа, а также восьминогие [46–49]. Разнообразие ШР по количеству конечностей объясняется тем, что разработчики стремятся синтезировать такую КС, которая бы наилучшим образом удовлетворяла их требованиям (была оптимальна). Так, с увеличением количества конечностей улучшаются характеристики устойчивости робота, упрощается система стабилизации, увеличиваются масса исполнительного механизма (ИМ) и количество приводов, установленных в сочленениях. В качестве примера можно привести, шестиногого робота, передвигающегося статически устойчивой походкой [36, 37], которая предусматривает одновременное перемещение только трех ног (три опорных и три подвижных ноги).