四足仿生机器人混联腿构型设计及比较

《四足仿生机器人混联腿构型设计及比较》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第49卷第6期机械工程学报Vol.49No.62013年3月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMar.2013DOI：10.3901/JME.2013.06.081*四足仿生机器人混联腿构型设计及比较田兴华高峰陈先宝齐臣坤(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240)摘要：四足仿生机器人一直是机器人领域研究的热点之一。对国内外的研究现状和代表样机进行综述，总结现有四足机器人的腿构型的优缺点。混联腿构型结合了并联机构和串联机构的优点，可在提高机器人载重/自重比的同时，满足快速稳定响应的需求，从而实现高速、低能耗、高承

2、载的运动。提出三种不同的3自由度混联腿机构，由1自由度的四杆机构和2自由度的平面并联机构串联组成。建立3种混联腿的运动学模型。根据四足机器人的行走设计需求，总结三种混联腿机构的特点，并建立其各自的工作空间模型。基于对角小跑的轨迹，分析三种混联结构在空间上的承载能力和各向同性度。通过对比分析选择第三种混联腿作为最优选项，并进一步与经典串联腿进行驱动力矩比较，证实混联腿的优越性。通过样机负重行走试验验证结果的可靠性，为四足混联腿机构机器人的后续研究奠定理论基础。关键词：四足机器人混联腿构型平面机构承载能力中图分类号：TP24MechanismDesignan

3、dComparisonforQuadrupedRobotwithParallel-serialLegTIANXinghuaGAOFengCHENXianbaoQIChenkun(StateKeyLaboratoryofMechanicalSystemandVibration,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240)Abstract：Theresearchofquadrupedrobothasbecomeoneofthehottestspotsofrobotics.Areviewofcurrentstatusan

4、ddevelopmentofquadrupedrobotisgiven;theserialarchitecturesoflegmechanismarelisted.Hybridlegmechanismisadvantageoustoachieveneedsofhigh-payload,energyconsumptionandhighmobility.Threetypeofhybridlegmechanismaredesigned.Foreachofthem,a2-DOFplanarparallelmechanismisdesignedforlifting

5、upaheavyloadandprovidingtrottrajectoryandafour-barlinkisusedtoswingtheplanarpartwhiletherobotstepsonirregularterrainorbalancesouterstrike.Designconceptoflegandkinematicmodelingmethodofrobotareintroduced.Theworkspacesareanalyzedtomaintainrobotmobility.Theloadcapabilitiesaregivenan

6、datrottrajectorywiththepaceof300mm.Theisotropycriterionsareshownforback-and-forthwithleft-and-rightlocomotion.Thethirdtypeisthebestandfurthermorecomparedwithclassicserialleg.Aprototypeisbuildtoverifyalltheresultsthroughtrottingexperiment.Keywords：QuadrupedrobotHybridlegmechanismP

7、lanarparallelmechanismHeavyloadtransportation娱乐等行业有着许多潜在的应用前景。0前言四足仿生机器人的研究始于20世纪60年代，[1]产生了许多具有代表性的机器人样机。近几年来，四足仿生机器人的研究长期以来一直是国内外高速、高承载、低能耗、自带动力源的机器人设计机器人领域研究的热点之一。该类机器人能够在复成为了四足机器人的研究重点。目前国内外著名的杂的非结构环境中稳定地行走，可以代替人完成许研究成果有美国波士顿动力公司承担研制的[2][3]多危险作业，在军事、矿山开采、核能工业、星球BigDog、AlphaD

8、og、LittleDog和猎豹Cheetah，[4]表面探测、消防及营救、建筑业