双足机器人是机器人研究领域最前沿的问题之一,它是集机械计算机、仿生学、多传感器融合技术及人工智能等多门学科于一体走方式具有最高的灵活性,特别适合于日常环境中与人类协作完成在危险环境作业领域内具有广阔的应用潜力。因此研究双足机器人的学术价值和重要的实际应用。实现双足的拟人稳定行走是双足机器人主要目标之一。从仿生角度出发,实现稳定拟人运动步态行走具有重要作用,在此主要研究双足机器人仿生机构设计和机构运动仿真分析。
分析国内外双足机器人研究领域内的机械结构,驱动方式,自功能特性,结合对人的腿部关节及肌肉运动的生理分析,模拟人类和肌肉运动形式,我们设计了二自由度的空间并联机构和单自由度的平面机构,并用于双足机器人仿生关节设计,同时建立了这两种机构的数求解这机构运动学正解和逆解,以及分析关节输入输出的静力学关规则设定双足机器人各个杆件参数及关节转立关节坐标系,得到双足机器人的运动学方程。基于双足机器动的设计要求,结合人的步态形式,规划了双足机器人拟人运动步了在前向平面内的拟人运动步态图。对步态图中关键姿态的关节转据采集,采用样条插值和多项式拟合的方法,得到单腿支撑相内的在关节转动空间内的轨迹表达式,通过Solidworks软件建立模型,对所设计的步态进行运动仿真,得到一组拟人步态。
而传统的机器人笨重、材料价格高,我们这次采用3D打印作为基础材料,从根本上解决了价格贵,运动笨重的缺点,3D打印的零件加工方便、造价低、来源广、易加工,使其可以应用在各行各业中去。
鉴于国内外发展趋势,我国的双足机器人研究起步较晚,有待近一步发展,特别在双足机器人结构上,基于连杆机构设计的双足机器人并不多。因此,这次作品主要从连杆机构原理入手,研究双足机器人的仿生结构设计,进而在此基础上研究被动行走的双足机器人,并利用solidworks软件实现机器人的三维实体建模。