柔性著陸仿人機(jī)器人足部機(jī)構(gòu)研究.pdf

1、仿人機(jī)器人是一種外形酷似人類的機(jī)器人，仿人的意義在于機(jī)器人具有類人的外觀、類人的感觀系統(tǒng)、類人的智能思維、類人的控制系統(tǒng)和決策能力，甚至是最終其整體所表現(xiàn)出來(lái)的類人行為。與其它機(jī)器人如工業(yè)機(jī)器人、蛇形機(jī)器人、輪式移動(dòng)機(jī)器人等相比，仿人機(jī)器人具有三個(gè)基本特征：能在人們所處的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中工作；能使用人類所使用的工具；具有人的外形。仿人機(jī)器人在助老、助殘、娛樂(lè)、服務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用尤為普遍。
　　仿人機(jī)器人的移動(dòng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它機(jī)器人，

2、但也正是由于它靈活的移動(dòng)性，使得行走穩(wěn)定性成為仿人機(jī)器人實(shí)際步行過(guò)程中的一個(gè)重要指標(biāo)，而雙足步行機(jī)器人行走時(shí)單雙腳支撐轉(zhuǎn)換時(shí)的沖擊振動(dòng)是一個(gè)影響穩(wěn)定行走的重要因素。本文主要針對(duì)仿人機(jī)器人雙足水平著地、水平起步的行走控制方式，設(shè)計(jì)了一款柔性著陸的仿人機(jī)器人足部機(jī)構(gòu)，它的“柔性”緣于多維柔性鉸鏈、波形彈簧及橡膠墊三者形成的著地緩沖體系和前二者形成的起步助力機(jī)能，使得仿人機(jī)器人能夠很好地吸收路面激勵(lì)對(duì)機(jī)器人的沖擊并節(jié)約起步時(shí)的能量消耗，降低由

3、沖擊引起的零件疲勞損壞和精密傳動(dòng)誤差的同時(shí)還節(jié)省了能量。
　　本文所做具體工作如下：
　　1、概述了仿人機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和在各領(lǐng)域的應(yīng)用前景，歸納了國(guó)內(nèi)外仿人機(jī)器人典型的足部機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，通過(guò)介紹國(guó)外的高科技運(yùn)動(dòng)鞋，為后文創(chuàng)新性地將運(yùn)動(dòng)鞋的設(shè)計(jì)理念融入到仿人機(jī)器人足部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中作鋪墊。
　　2、詳細(xì)介紹人體足部的構(gòu)成及特征、人類行走的基本規(guī)律，結(jié)合仿生設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)提出了“足+鞋”一體化簡(jiǎn)化模

4、型和仿人機(jī)器人足部機(jī)構(gòu)模型，并分析了機(jī)器人穩(wěn)定行走的判定方法。
　　3、基于簡(jiǎn)化足底模型和高科技運(yùn)動(dòng)鞋，用SOLIDWORKS軟件設(shè)計(jì)出柔性著陸的機(jī)器人足部三維模型，利用SOLIDWORKS/SIMULATION仿真模塊對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并最終確定足部零件的加工尺寸、加工工藝以及采購(gòu)零件的規(guī)格，同時(shí)還結(jié)合ANSYS對(duì)多維柔性鉸鏈的線性剛度進(jìn)行了分析。
　　4、建立足部機(jī)構(gòu)帶粘性阻尼的二自由度數(shù)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型以及對(duì)比