柔性著陸仿人機器人足部機構研究.pdf

1、仿人機器人是一種外形酷似人類的機器人，仿人的意義在于機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)出來的類人行為。與其它機器人如工業(yè)機器人、蛇形機器人、輪式移動機器人等相比，仿人機器人具有三個基本特征：能在人們所處的現(xiàn)實環(huán)境中工作；能使用人類所使用的工具；具有人的外形。仿人機器人在助老、助殘、娛樂、服務、醫(yī)療等領域的應用尤為普遍。
　　仿人機器人的移動能力遠遠優(yōu)于其它機器人，

2、但也正是由于它靈活的移動性，使得行走穩(wěn)定性成為仿人機器人實際步行過程中的一個重要指標，而雙足步行機器人行走時單雙腳支撐轉換時的沖擊振動是一個影響穩(wěn)定行走的重要因素。本文主要針對仿人機器人雙足水平著地、水平起步的行走控制方式，設計了一款柔性著陸的仿人機器人足部機構，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能，使得仿人機器人能夠很好地吸收路面激勵對機器人的沖擊并節(jié)約起步時的能量消耗，降低由

3、沖擊引起的零件疲勞損壞和精密傳動誤差的同時還節(jié)省了能量。
　　本文所做具體工作如下：
　　1、概述了仿人機器人在國內外的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和在各領域的應用前景，歸納了國內外仿人機器人典型的足部機構的優(yōu)缺點。其次，通過介紹國外的高科技運動鞋，為后文創(chuàng)新性地將運動鞋的設計理念融入到仿人機器人足部機構的設計中作鋪墊。
　　2、詳細介紹人體足部的構成及特征、人類行走的基本規(guī)律，結合仿生設計的理論基礎提出了“足+鞋”一體化簡化模

4、型和仿人機器人足部機構模型，并分析了機器人穩(wěn)定行走的判定方法。
　　3、基于簡化足底模型和高科技運動鞋，用SOLIDWORKS軟件設計出柔性著陸的機器人足部三維模型，利用SOLIDWORKS/SIMULATION仿真模塊對關鍵零部件進行優(yōu)化設計并最終確定足部零件的加工尺寸、加工工藝以及采購零件的規(guī)格，同時還結合ANSYS對多維柔性鉸鏈的線性剛度進行了分析。
　　4、建立足部機構帶粘性阻尼的二自由度數學模型和動力學模型以及對比