国内外双足人形机器人驱动器研究综述

驱动器是双足人形机器人的关键部件,其技术发展直接影响双足人形机器人的发展。本文回顾了驱动器的起源与历程,分析了双足人形机器人关节的运动特点,提出了双足人形机器人驱动器的核心技术指标;进而对刚性驱动器、弹性驱动器和准直驱驱动器的技术发展进行了论述,综合比较了3种驱动器的结构、控制、功率和应用等特性。指出了以动物腿部骨骼和肌肉系统为参考,和机器人整机高度集成驱动器的研究是驱动器原理方面的新研究方向。刚性驱动器的测试方法和性能指标的标准化,弹性驱动器结合机器人整机结构布局、运动步态控制算法做系统级优化,准直驱驱动器编码器技术创新等是现有驱动器技术下一步发展趋势。

双足机器人腿部新构型设计与试验研究

探究高动态性能双足机器人对腿部设计的要求,阐明机器人腿部设计准则、设计方案和实现措施。提出一种腿部串并联新构型方案,膝关节驱动器上移到髋关节,踝关节驱动器上移到膝关节,膝关节驱动器通过简化五连杆机构将运动传递到膝部,踝关节驱动器通过并联四连杆机构将运动传递到踝部。对踝关节并联机构和整个腿部关节进行运动学正逆解,建立新构型机器人的仿真模型。考虑运动控制算法,完成机器人动力学仿真。测试准直驱驱动器性能,并完成串并联构型腿部样机试验验证,机器人可实现0.4m/s的行走速度。结果表明,提出的腿部串并联新构型与传统串联构型比具有更高的运动性能,新构型机器人性能在真机测试中得到验证。该串并联新构型方案在双足机器人和其它服务机器人领域具有广阔的应用前景。