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双足仿人机器人结题报告

篇一：双足仿人机器人结题报告 项目编号： 兰州理工大学

大学生科技创新基金项目结题报告 结题名称：基于双足仿人型机器人的设计 报告者：张发斌熊铭河

专业班级：机械设计制造及其自动化13班、7班 学号：0901132209010738

联系电话：1529419636118719828914 项目导师：杨萍李翠明许军山 结题日期：20XX-6-15

兰州理工大学科创基金管理办公室 二o一三年制 一、机器人概述 1.1机器人概述

构建人形机器人的目的是简单地设计一个可以完成人类复杂运动和能够真诚地帮助人类的机器人。尽管其目的简单,但是要完成这个任务相当困难。例如前本田工程师实现了他们梦想建立一个进的仿人机器人，花了超过18年的时间，在这段时间里他们不断的学习，探究

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和实验，也走了不少的弯路。

行走过程分为两个主要部分即静态和动态步行。静态步行人形机器人包括完整的移动身体的齿轮的基地脚区域，与此同时其他脚抬起并前进。这种机器人是从运动学角度（轨迹，或位移控制）来设计和控制的，结果是有相当大的脚以一个缓慢的速度行走。一个静态步行双足足动物,如本田P3的人形机器人,“不移动很像人并且能量效率低下。它移动与nonpendular外观相似，本田2000机器人在行走时需要大约2kw功率，他需要的功率是同样大小人类的肌肉工作功率的20倍[1]。动态稳定性需要快速行走和多样的地形。在行走时重心不在支撑腿区域内时，机器人在下一个动态平衡区域时就会失衡。

被动动态步行可增加到三分之一组不同类型的步行过程。无动力玩具士兵或企鹅早在一个世纪前就已经发明，它们可以沿着缓坡行走而没有任何电机的控制。通过对它们的腿和胳膊的长度和大众的仔细选择，这些玩具在行走时保持平衡而消耗很少的能量（)击作用下，能保持平衡而不倒。在卡耐基.梅隆大学20XX.11.3的机器人学术报告会上，martinBuehler(directorofRoboticsBostondynamics)称，已列入计划将Bigdog的四足机器人深入研究，使其性能达到能走、跑、平衡、爬行等动态移动、运载货物、识别粗糙地形能力、自主控制能力等方面达到一个新的水平。

国内起步较晚，但发展较快。清华大学﹑上海交通大学、哈尔滨工业大学等对机器人的研究贡献较为突出。在对现有地面移动机器人结构形式及特点分析的基础上，哈尔滨工业大学提出了一种轮足式四足机

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器人概念模型HiT-HYBToR（图3），机器人由四个独立驱动的轮代替了四个足构成具有3个自由度的轮腿机构，其中髋关节具有2个自由度，膝关节具有1个自由度，可以根据环境需求在轮式机器人和足式移动之间切换。该模型结合轮式机器人和足式机器人的优点，根据不同的环境变换轮式运动和足式运动两种运动方式，期望达到良好的运动灵活性和较高的移动速度的统一。 图1-digdog图2-Littledog图3-HiT-HYBToR 2.发展趋势

可以看出，四足仿生机器人确实有其他种类机器人无法比拟的优势，它适应性强，稳定性高，是研究的热点之一。而仿生程度的高低，直接决定了机器人的性能。以现有的仿生技术，只能对其行走方式，步态规划等做初步的仿生。现下，对仿骨及仿肌肉组织的研究正在进行，一旦应用于实践，机器人将不再局限于传统的低效、缓慢的驱动方式，在效率，速度方面有较大的突破。但是现在要解决速度问题，无疑采用轮足结合更为现实，所以在将来一段时间内，轮足结合技术会发展的更加成熟。更远的将来，仿生技术达到一个新的高度后，轮足结合或许会淡出我们的视线，取而代之的是更加栩栩如生的仿生机器人。 总的来说，更高程度的仿生必将成为研究的热点，不论从控制、驱动方式还是材料上。而现阶段轮足结合机器人也有较大的发展需要。 3.研究意义

本小组通过改变机器人的行走方式及控制方式，克服运动缓慢以及难以控制的缺点，使其具有较高的灵活性，能够适应不同的环境。它可