1、走。实验室的成功推动了步行控制技术的飞速发展。近三十年来，步行机器人技术得到飞速的发展。从最初的静态行走只能在平面上行走发展到拟动态行走动态行走斜坡上的行走甚至实现跑步。动态行走是步行机器人提高行走速度和研究的必然发展方向。如图所示为通用电气公司的和美国陆军的起设计开发的四足步行车“”。具有千克运输能力乘坐名驾驶员高度.米质量千克的步行机械系统。该步行车的四个指令杆跟随驾驶员的手和脚动作的液压驱动随动系统，并安装在驾驶员手臂和脚上的位置传感器检测他的动作，液压伺服马达驱动四只脚做相同的动作，该机装有力反馈机构，驾驶员坐在驾驶室里就能够凭感觉知道作用在机械脚上的力是多少。虽然操作费力，但实现了爬越障碍，因而被视为现代行走机构发展史上的个里程碑。图四足步行车如图所示为世界上第台四足步行机构机器人，它被制造于年，其特点是能够实现在不平地面上稳定步行运动，能够越过地面上较小的障碍物而不接触能够实。

2、机构只有个闭环，其运动链基本形式只有种。六杆机构具有两个闭环，其运动链的基本形式有两种瓦特型和斯蒂芬型，八杆运动链具有三个闭环，其运动链基本形式有十六种。.二个自由度二个自由度的机构可以由五杆机构七杆机构九杆机构等组成，其运动链基本形式有多种。关节型，缩放型和拟缩放型等相对成熟和使用较多的机构都是两个自由度，两个自由度的行走机构可以实现前进和抬腿两个方向上的独立运动，但两个自由度的机构输入和输出运动关系比较复杂。本设计中，将采用斯蒂芬型六杆机构作为步行机构，以二杆组作为步行器的大小腿，并使其足端具有符合需要的相对运动轨迹，二杆组的构件应尽量接近于大小腿的结构，以四杆机构作为驱动机构。以二杆组作为腿机构，如图所示，为跨关节，为膝关节，作为足端。以二杆组作为腿机构，如图所示，为跨关节，为膝关节，作为足端。图腿机构示意图步行机构的运动轨迹选为近似矩形的形状，因为此时能够保证有效成功的跨过障碍物。

3、有更广阔的应用前景。我们从事步行机器人的研究工作，并不是为了追求对复杂系统的研究，而是因为步行机器人的确具有广泛的应用前景，例如在取代危险环境下人类的工作工厂的维护和不平整地面的货物搬运以及灾害救助等方面。另外，随着社会老龄化程度的不断加深，在护理老人康复医学以及在般家庭的家政服务等方面步行机器人也将得到应用。.步行机器人研发现状上世纪年代，由于生物学控制理论和电子技术的发展，人们开始对类人行走进行系统的研究，和村洋高滨逸郎等人从生理学角度来分析人类的行走，期望对临床应用假肢设计提供资料。等人从模拟人的双足步行机械出发，对步行机器人的数学模型控制算法和步行稳定性能量分析等问题进行了研究，特别是他所提出的零力矩点概念已经被广泛地应用在腿式机器人的控制中。真正从工程角度对步行机器人进行研究并首次获得成功的是早稻田大学的．教授等人，他们于年推出了．双足步行机器入可以实现步幅为，每步约秒的静态行。

4、构所含运动副是转动副或移动副机构的自由度不能大于机构的杆件数目不宜太多须有连杆曲线为直线的点足机构上的点，相对于机身高度是可变的机构需有腿的基本形状。腿机构的性能要求有推进运动抬腿运动最好是独立的机构的输入和输出运动关系应尽可能简单平面连杆机构不能与其他关节发生干涉实现直线运动的近似程度，不能因直线位置的改变而发生较大的变化。全部满足上述各项条件的腿部机构是困难的，在设计时，应以尽可能满足以上条件的腿部机构为努力目标，同时选择或设计最适合的步行腿机构。目前常用的腿机构有以下几种形式埃万斯机构，正缩放机构，斜缩放机构和拟缩放机构。迄今为止，国内外步行机构腿的基本机构形式不外乎关节型，缩放型和拟缩放型。这些机构虽然各有特点，但也都有不足之处。目前对于哪些机构作为腿机构合适，哪些机构类型较为优越，尚缺乏深入的研究。行走机构腿按照自由度划分为.个自由度个自由度的结构可以由四杆六杆八杆等组成。四杆。

5、足步行机器人腿进行机构分析设计，我也对此机构的机体在参仿之外做了系列改进，以及绘制三维图等方面工作。绪论.步行机器人的概述机器人的研发和使用现已经成为世界各国的重要科研项目，用它来代替人的操作项目或帮助残疾人完成自己不能完成的项目活动。在工业，手工业，重工业等方面机器人的辅助功能尤为突出，大大提高了工作效率，节省开支。其中，以行走机构较为常见，比如哈尔滨工业大学自主研发的四足机器人来踢足球，几个机器人在小场地上模拟人的足球比赛规则来进行比赛，看来显得妙趣横生。步行机器人是门集仿生学机械学及控制工程学等多学科融合交汇的综合性的学科，不仅涉及到线性非线性基于多种传感器信息控制以及实时控制技术，而且还囊括了复杂机电系统的建模数字仿真技术及混合系统的控制研究等方面的要求。步行是入与大多数动物所具有的移动方式，是种高度自动化的运动。对于环境具有很强的适应性，相对于轮式履带式及蠕动式移动方式而言，具。

6、现全方位的步行运动而不会出现打滑或者损坏地面的结构该步行机器人能够成为个稳定的工作平台，利用腿的自由度执行操作任务。图第台采用四足步行机构的机器人自世纪年代以来，采用行走机构的机器人技术得到了快速的发展，国外的发展领先于国内，国外己研制出定数量的四足机器人样机少量投入了使用，以下从几个典型的四足行走机构机器人来阐述国外四足行走机构机器人的研究现状。年美国军方发布的“小狗”机器人开展运动学习的研究科学家应用“小狗”来探索机器学习运动控制环境感知和不确定地形运动之间的基本关系。年月美军又研制出了利用在军事上的“大狗”，如图所示，这个四足机器人由波士顿动力学工程公司专门为美国军队研究设计。这种机器狗人能够在战场上发挥非常重要的作用在交通不便的地区为士兵运送弹药食物和其他物品。它不但能够行走和奔跑，而且还可跨越定高度的障碍物。该机器人的动力来自部带有液压系统的汽油发动机。图四足机器人狗加拿大的大。

7、，以防止跨过障步行,机器人,机构,设计,毕业设计,全套,图纸学生姓名指导教师所在学院工程学院专业机械设计制造及其自动化中国•大庆年月摘要本文介绍了国内外四足步行机器人的发展状况和三维制图软件的应用，着重分析了设计思想并对行走方式进行了设计并在此软件基础上四足步行机器人腿进行了绘制，对已绘制的零部件进行了装配和三维展示。展示了强大的三维制图和分析功能。同时结合模仿四足动物形态展示出了本次设计。对设计的四足行走机器人腿进行了详细的分析与总结得出了该机构的优缺点。本文对四足机器人腿的单腿结构分析比较详细，并结合三维进行理性的理解。关键词四足步行机器人腿,目录摘要前言绪论.步行机器人的概述.步行机器人研发现状.存在的问题四足机器人腿的研究.腿的对比分析开环关节连杆机构闭环平面四杆机构.腿的选择与设计腿的配置形式腿的步态选择与分析.腿的设计腿的机构分析支撑与摆动组合协调控制器.单条腿尺寸优化数学建。

8、足步行机器人清华大学机器人实验室研制的全方位四足步行机器人，如图所示，它采用平面四杆缩放机构作为其步行机构，在足端被安装压力传感器，能够实现全方位步行图所示为清华大学所研制的另种四足步行机器人，它采用开环关节连杆机构作为其步行机构，通过模拟动物的运动机理，实现比较稳定的节律运动，可以自主应付复杂的地形条件，完成上下坡越障等功能。图清华大学的二种四足步行机器人综上所述，随着控制理论计算机技术以及多传感器信息融合技术的发展，世界机器人发达国家的学者在步行机器人技术的理论和实验上作了大量的研究，这种现象的出现最可能的解释是步行机器人具有更强的机动性和灵活性，具有更广阔的应用前景。.存在的问题在处理多自由度的步行机器人运动控制中，的确很难将这些方法应用与机器人的运动控制中。基于行为的控制策略在处理多自由度步行机器人这类复杂系统时，行为规则的设计十分困难。因为多关节步行机器人运动学远比轮式移动机器。

9、模运动特征的分析.机器人腿足端的轨迹和运动分析机器人腿足端的轨迹分析机器人腿足端的运动分析.机体设计.机体设计机体外壳设计传动系统设计.利用进行腿及整个机构辅助设计.结论.论文完成的主要工作.结论参考文献致谢前言机器人的研发和使用现已经成为世界各国的重要科研项目，用它来代替人的操作项目或帮助残疾人完成自己不能完成的项目活动。在工业，手工业，重工业等方面机器人的辅助功能尤为突出，大大提高了工作效率，节省开支。其中，以行走机构较为常见，比如哈尔滨工业大学自主研发的四足机器人来踢足球，几个机器人在小场地上模拟人的足球比赛规则来进行比赛，看来显得妙趣横生。对其在世界发展角度来讲，中国的机器人发展水平还处于中游水平，但尤为强调的是哈尔滨工业大学，中国中航二集团自主研发的二足，四足及多足机器人都在中国的机器人发展过程中起到极大的积极作用，在工业，航天业更涉及到大众娱乐，发展前景都非常好。本设计既对四。

10、推出的四足步行机器人，如图所示，该机器人每条腿，采用平面四杆缩放机构，具有二个自由度，机器人能前向后腿，左转和右转，并预留有的记忆体可供客户做进步的机器人实验和开发利用。图的四足步行机器人国内具有代表性的采用四足机构的机器人主要包括如图所示为上海交通大学所研制的二种四足步行机器人，所示的四足步行机器人为采用平面四杆机构作为其步行机构，可以实现跨越障碍，沟槽，上下台阶及通过高低不平的地面有定识别及步态调整能力所示的四足步行机器人也是由上海交通大学研制的关节式哺乳动物型步行机器人。机器人的长宽高分别为厘米厘米厘米，重.千克，腿为开式链关节型结构，膝关节为纵摇自由度，髋关节为纵摇和横摇两个自由度，各自由度由直流电机经谐波齿轮驱动，用电位器测速电机作为位置和速度传感器，脚底为直径厘米的圆盘，是个被动的纵摇自由度。该机器人为足式机器人的经典结构，但速度缓慢，步行速度.千米时。图上海交通大学的二种四。

11、人复杂，建立多关节步行机器人的传感空间到关节运动空间的映射非常困难。基于高层规划的控制方式虽己应用于多足步行机器人的步行控制。但随着步行机器人自由度数的增加，系统模型的建立成为控制系统设计中最为繁琐耗时和困难的环节，而且模型的可靠性并不理想。因此，将神经网络用于机器人步行控制，解决系统中存在的多变量非线性变结构问题，是步行控制的合理选择，且在机器人虚拟平台上取得了较好的结果。但在物理实验平台的实际应用研究中，结果并不理想。以上的分析可以看出，在多关节步行机器人的运动控制中，传统的运动控制策略或多或少地存在不足之处。其原因是研制能在现实世界象动物那样运动的机器，必须集多学科研究成果之大成，其模型的建立和计算必然极其复杂。为此本文提出虚拟构件的概念来建立四足步行机器人的虚拟模型，借鉴人在解决些问题时经常采用的直觉方法来控制四足步行机器人的运动，试图从另外个角度来解决步行机器人的运动控制问题。。

12、学机器人研究室研制了Ⅱ四足步行机器人见图，结构简单，每条腿只有个主动转动关节，然而值得注意的是，在每只腿的臀部都装有个激励源，使得机器人站立时臀部也能有连续的速度。受人和动物步行时使用很少能量摆动小腿的启示，设计者将膝关节设计为被动自由度，依靠上下腿动态耦合实现角度控制。另外，他们设计了种新型的动态步行步态没有滑翔阶段的动步跳，成功实现了Ⅱ四足步行机器人在不依靠反馈补偿的控制条件下稳定动步行。加拿大大学的步行机器人实验室研制的系列步行机器人,如图所示。该机器人的个最大的特点就是其步行机构相当简单，每条腿只有个自由度，能够实现步行转弯以及跨越的台阶，但可靠性较差，后来对机器人做了些改进，将步行机构的关节改为被动关节，大大提高了其步行可靠性。图系列四足步行机器人除了世界各地的研究机构和高效实验室研制的用于科学实验的四足机器人之外，人们还出于商业目的，开发了多种四足步行机器人。最为典型的是公司。

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