仿人机器人大腿结构轻量化及其快速成型技术

在先进仿人机器人的研制中,结构轻量化是其设计的关键。本文基于仿生学原理,依据人体股骨的CT扫描曲面设计了一种仿生机器人大腿;在大腿内部建立了沿竖直应力线方向的非对称空间四面体网格结构以实现其轻量化,再根据实际工况的静力学仿真结果对空间网格的不同位置进行疏密优化;最后采用选区激光熔融技术,在其内部网格不放置支撑的情况下3D打印了机器人大腿下端,以验证实心与空间网格嵌合体结构的可制造性。优化后的腿部重量比实心体大为减少,内部优化网格结构的应力峰值较优化前显著下降。3D打印出的制件完整良好,达到设计要求。为仿人机器人设计与制造提供了一种新思路。

一种双足机器人的滚动膝盖关节的设计

在双足机器人的研究中,一个关键点就在于如何能够得到和人类相似甚至更优的关节传动效率。滚动膝关节思想的提出就是通过减小关节内部的摩擦从而降低能量损耗这一途径来实现关节传动效率的提高。基于此提出了一种基于滚珠丝杠传动的滚动膝关节设计方案,同时从运动学以及动力学角度进行了分析,确定了运动参数。此后应用CATIA软件实现该结构的三维建模,并进行运动学仿真。