仿人機器人腿部關(guān)重件設計與步行仿真研究.pdf

1、仿人機器人對于復雜地形和惡劣的環(huán)境具有較強的適應能力，由于其具有類人的結(jié)構(gòu)，能很好的適用人類生活環(huán)境。仿人機器人的本體結(jié)構(gòu)為后續(xù)研究的基礎，本文分析了國內(nèi)外仿人機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，針對我國仿人機器人運動能力不足的問題，在腿部結(jié)構(gòu)、步態(tài)規(guī)劃等方面進行了研究。
　　首先，分析了人體的骨架組成和關(guān)節(jié)原理，確定了仿人機器人的自由度和各個部位的尺寸。通過對仿人機器人的重心、剛度、慣量等方面的研究，驗證了本文所提機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。針對常用驅(qū)動器

2、的優(yōu)缺點，合理選擇并確定了驅(qū)動器。針對仿人機器人外界環(huán)境的不確定性因素，提出了一種可變剛度關(guān)節(jié)設計。
　　其次，對仿人機器人腿部關(guān)重件進行了結(jié)構(gòu)設計。研究了腿部各個關(guān)節(jié)的特點，針對髖關(guān)節(jié)的功能與要求，采用了模塊化設計的思想，減小了關(guān)節(jié)的體積。針對膝關(guān)節(jié)的沖擊影響，采用主動變剛度的設計思想，減小工作環(huán)境的不確定性。以腿部結(jié)構(gòu)減重為目標，對大腿結(jié)構(gòu)采用了拓撲優(yōu)化的設計方法。采用有限元分析的方法，驗證了大腿結(jié)構(gòu)的可靠性。
　　接著