足行走机器人进行深入的研究,使其实现预定的步行功能,必须对其机构有深入的了解和认识。Р2.1 双足行走机器人的结构分析Р双足行走机器人是对人类自身的模仿,但是人类总共有上肢52对,下肢62对,背部112对,胸部52对,腰部8对,颈部16对,头部25对之多的肌肉。从目前的科学发展情况来看,要控制具有400个双作用式促进器的多变量系统是不可能的,因此,在设计步行机械时,人们只考虑移动的基本功能。例如,只考虑在平地或者具有已知障碍物的情况下的步行。Р郑元芳博士从仿生学的角度对类人机器人的腿部自由度配置进行了深入的研究,得出关节扭矩最小条件下双足行走机器人的自由度配置。他认为髋部和踝部设两个自由度,可使机器人在不平地面上站立,髋部再加一个扭转自由度,可改变行走方向,踝关节处加一个旋转自由度可使脚板在不规则表面上落地,这样机器人的腿部需要有7Р×2个自由度(髋关节3个,膝关节1个,踝关节3个[10])。Р但是,无论现在的双足行走机器人还是拟人机器人都还只能在规则路面上行走,所以各研究机构都选择了6×2个自由度(髋关节3个,膝关节1个,踝关节2个)。Р2.2 双足行走机器人设计方案Р通过各种两足机器人的了解,模仿其他设计成功的机器人为设计主要思路,来设计我们的双足行走机器人。Р由于我们要求设计的是比较简单的两足机器人,所以有关平衡和ZMP等计算全部省略,我们设计时候尽量把两足机器人整体高度设计的尽量的矮一点,两面设计的对称,脚设计尽量的大一点,以此达到双足行走机器人的平衡。Р通过上面所述和查阅相关两足机器人行走的视屏,我们设计了一个17自由度的双足步行机器人模型,如图2.2所示。显示的结构特征就是采用多关节型结构。动力源采用舵机直接驱动。这样不但可以实现结构紧凑、传动精度高以及大大增加关节所能达到的最大角度,而且驱动源全为干电池,便于集中控制和程序化控制。Р图2.1 双足步行机器人模型
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