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小型仿人机器人的设计及步态规划

发布时间:2020-06-30 20:08:33 阅读: 来源:计量泵厂家

1 引言 机器人是一门综合性很强的学科,有着极其广泛的研究和应用领域。机器人技术是综合计算机技术、信息融合技术、机构学、传感技术、仿生科学以及人工智能等多学科而形成的高新技术,它不仅涉及到线性、非线性、基于多种传感器信息控制以及实时控制技术,而且还包括复杂机电系统的建模、数字仿真技术及混合系统的控制研究等方面的技术。 仿人形机器人是机器人技术中的一个重要研究课题,而双足机器人是仿人形机器人研究的前奏。步行技术是人与大多数动物所具有的移动方式,是一种高度自动化的运动,双足步行系统具有非常复杂的动力学特性,具有很强的环境适应性。相对轮式、履带式机器人,它具有无可比拟的优越性,可进入狭窄的作业空间,也可跨越障碍、上下台阶、斜坡及在不平整的地面上工作,以及护理老人、康复医学和一般家庭的家政服务。另一方面,由于双足机器人具有多关节、多驱动器和多传感器的特点,而且一般都具有冗余的自由度,这些特点对其控制问题带来很大难度,为各种控制和优化方法提供理想的实验平台,使其成为一个令人瞩目的研究方向,因此对双足步行机器人行走规划机器控制的研究不仅具有很高的学术价值,而且具有一定的现实意义。 以小型双足机器人的设计为重点,介绍一款小型双足机器人的设计,包括自由度配置,动力源核材料选择,并针对所设计的机器人进行静态步行规划。

本文引用地址: 小型双足机器人本体设计 作为一种双足机器人研究平台,要求所设计的机器人能够满足研究者对双足机器人的基本要求,即机器人具备稳定行走的能力,为研究双足机器人的行走方法步态规划提供平台。图1为所设计的双足机器人的平面图。机器人共有18个自由度,头部的前方和左右两侧都装有超声波传感器,用来检测障碍物,头顶装有声敏传感器,用来检测声音。

2.1 机器人自由度配置 郑元芳博士从仿生学的角度研究仿人机器人腿部自由度配置。得出关节扭矩最小条件下的两足步行结构自由度配置方案。他认为髋部和踝部各设置2个自由度,可改变行走方向,踝关节处再增加一个回转自由度,使得脚板在不规则的表面落地;膝关节设置 1个自由度,方便上下台阶。则每条腿要设置7个自由度。

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