开题报告---两足行走机器人行走控制部分设计

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1、 毕业设计(论文)开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 专专 业业 ： 机械工程及自动化 设计设计(论文论文)题目题目： 两足行走机器人 行走控制部分设计 指指 导导 教教 师师: 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文文 献献 综综 述述 摘要摘要 两足行走机器人是当前机器人研究领域最活跃的研究方向之一，引起了许多科研 工作者的注意。本文介绍了两足行走机器人与其他移动机器人相比的主要优点，对国内 外两足行走机器人的研制工作做了综述，并对将来的研究方向和工作

2、重点做出了展望。 关键词关键词 机器人 智能控制 两足行走 1 1 两足行走机器人的一般情况两足行走机器人的一般情况 两足机器人是模拟人类用两条腿走路的机器人 1。两足步行机器人适于在凸凹不平 或有障碍的地面行走作业，比一般移动机器人灵活性强，机动性好。1972 年，日本早稻 田大学研制出第一台功能较全的两足步行机器人。美国、南斯拉夫等学者也研制出各种 两足走行机器人模型。两足步行模型是一个变结构机构，单脚支撑为开式链，双脚支撑 为闭式链。支撑点的固定靠摩擦力来保证，质量分布和重量大小都直接影响静态和动态 的稳定性。为保证行走过程中姿态的稳定性，对行走步态应加严格的约束 2，4。 如图 1 中

3、示出了具有 11 个动力关节的两足步行模型的自由度分配。这些关节以旋 转轴的方向分为纵摇轴、横摇轴和偏航轴。纵摇轴实现前进方向的重心移动，横摇轴实 现左右方向的重心摆动，偏航轴转换方向。在行走过程中，通过纵摇轴的髋关节、膝关 节和踝关节的协调动作，在前进方向上移动重心；通过上驱体关节使上身左倾或右倾， 移动上身塔载调节重心；通过偏航轴的腰关节转换方向。关节的驱动能源主要有气压、 液压和电动三种。气压式重量轻、安全便宜，但因空气的可缩性，在变负载情况下，稳 定性差。液压式输出功率大、快速性好，但需配备动力组件。例如，日本早稻田大学加 藤一郎教授研制的 WD-10RD,是具有 12 个自由度的液压

4、驱动机器人。电动式结构简单、 控制容易。但功率密度低、价格较高 6。 图 1 两足步行机器人自由度的配置 2 2 两足行走机器人的组成两足行走机器人的组成 机器人主要由以下 6 个部分组成。 (1)手臂 手臂是机器人的一部分。该部位由手（手爪） 、手臂（手的姿势）和手腕组成。手 臂通过各关节来实现动作的完成。 (2)操作机构 该部位是驱动机械人关节的驱动机构。 被用于关节部位的操作机构几乎都是带有减 速器的伺服电动机， 但是对于可以放入手腕和腿中的小型高扭矩的直接驱动式电动机的 要求则较高。 (3)传感器 传感器作为用来检测视觉、触觉、动作姿势控制等部位，包括用于测定手腕位置和 速度等的内置传感器和用于识别机器人作业对象的外部传感器。 (4)移动机构 移动机构就机器人的脚，它是用来移动的部位，以实现机器人的抬腿跨步，以及关 节的旋转摆动，从而完成一些较为复杂的动作。 (5)控制器（控制装置） 控制器是用来控制一系列动作的部位 8， 9。 为了使机器人的手腕和腿部位活动起来， 需要控制器（控制装置）来向安装在这些部位的操作机构和传感器发送