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1、两足步行椅机器人机构设计与研究摘要：两足步行椅机器人是在两足步行机器人技术基础之上，专为下肢有残疾的人开发的一种新型助残机器人。其目的是希望为残疾人提供传统的假肢、轮椅之外的一种新型代步工具。与以往的假肢和轮椅相比，两足步行椅机器人适应性好，活动范围大，操纵简便。同时，两足步行椅机器人的开发对于拟人机器人的研制也有重要意义。本文主要涉及两足步行椅机器人的机构设计。主要包括以下内容：一、从人体运动特点出发，参照人体各关节所能实现的基本动作确定了两足步行椅机器人的高度和各关节活动范围，并从步行姿态稳定
2、性、脚底对地面的适应性以及关节处转距大小等方面对比了多种自由度设置方案，确定了两足步行椅机器人的自由度设置，并根据方案特点，确定了驱动方式。二、建立了两足步行椅机器人5连杆模型，采用Largrange方程法，求解出两足步行椅机器人运动学和动力学方程。在此基础之上，使用ADMAS进行仿真，求得步行过程中各关节处的角速度、力矩以及功率。三、在确定了设计思想及建立了数学模型基础之上，完成两足步行椅机器人的整体机构设计。其中重点介绍了正交关节、减震系统以及安全保护装置的设计。关键词：两足步行椅机器人,动力
3、学模型,机构设计,正交关节MechanismDesignandResearchofBipedWalking-chairRobotABSTRACTBipedwalking-chairrobotisanewtypeoflifeassistiverobotdevelopedforthedisablepeoplebasedonthetechnologyofbipedrobot.Itisdevelopedasthereplacementoftraditionalwheelchairsandartificia
4、llimbs.Bipedwalking-chairrobothasalargerangeofmovementandiseasytobecontrolledcomparedwithwheelchairsandartificiallimbs.Ontheotherhand,thedevelopmentofbipedwalking-chairrobotcanpromotetheresearchofhumanoidrobot.Thispapermainlypresentsthemechanismdesign
5、ofthebipedwalking-chairrobot.Thedetailisasbelow:Firstly,theheightandthemovementrangeofeachjointoftherobotaredefinedrefertothebasicactionofeachjointofhumanbasedonthefeatureofhumanmovement.Thedifferentkindsoffreedomoftherobotarecomparedfromwalkingstabil
6、ity,thecounterforceofthegroundtothefootandthetorqueofthejoint.Andthen,thefreedomoftherobotandthedrivemodeofthejointaredecided.Secondly,a5-linkmodeloftherobotisestablishedtocomputethekinematicsanddynamicsequationbyLargrangeequation.Andthen,ADMASisusedt
7、osimulatethewalkingtoanalyzetorque,anglevelocityandpowerofeachjoint.Thirdly,themechanismoftherobotisdesignedbasedontheanalysesbefore,especiallyabouttheorthogonaljoint,thesuspensionsystemandtheprotector.KEYWORD:bipedwalking-chairrobot,dynamicsmodel,mec
8、hanismdesign,orthogonaljoint上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：郑承毅日期：2006年2月15日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用
