液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划

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1、第41卷第5期山东大学学报(工学版)2011年10月Vol．41No．5JOURNALOFSHANDONGUNIVERSITY(ENGINEERINGSCIENCE)Oct．2011文章编号:1672-3961(2011)05-0032-05李贻斌，工学博士，教授，博士生导师，山东大学机器人研究中心主任，控制科学与工程学院副院长，国家自然科学基金委员会第十二、十三届专家评审组成员，国务院特殊津贴获得者，国家“863”计划先进工作者，山东省自动化学会副理事长，山东省机器人专业委员会主任，山东省机器人发展专家委员会专家。主持承担和完成国家级项目7项，其中国家863计划课题5项，国

2、家基金课题2项，获国家科技进步二等奖1项，省科技进步一等奖1项，省教学成果一等奖1项，山东省十大科技成果奖1项，国家煤炭工业十大科技成果1项。现主要从事智能机器人、特种机器人、智能车辆和机电一体化等方面的教学和科研工作。液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划11，211李贻斌，李彬，荣学文，孟健(1．山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061;2．山东轻工业学院理学院，山东济南250353)摘要:介绍了山东大学机器人研究中心研发的液压驱动四足仿生机器人。目的是设计能够适应复杂地形环境，具有高动态、高负载能力的液压驱动四足机器人。基于骡/马的生物仿生，构造了具有被动结

3、构、基于液压驱动的四足机器人腿关节结构，满足了机器人稳定控制和高负载能力的需要。基于四足机器人的运动学和逆运动学模型，规划了机器人稳定的对角小跑动步态。实际液压驱动四足机器人平台的实验验证表明了机器人结构设计的合理性和步态规划的有效性。关键词:四足仿生;机器人;液压驱动;设计;步态规划中图分类号:TP242文献标志码:AMechanicaldesignandgaitplanningofahydraulicallyactuatedquadrupedbionicrobot11，211LIYi-bin，LIBin，RONGXue-wen，MENGJian(1．SchoolofCon

4、trolScienceandEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China;2．SchoolofScience，ShandongPolytechnicUniversity，Jinan250353，China)Abstract:AhydraulicallyactuatedquadrupedbionicrobothasbeendevelopedbyCenterforRoboticsatShandongUni-versityisdescribedinthispaper．Theobjectiveistodesignahighlydyn

5、amicandhighloadquadrupedrobotthatenablestheadaptationtocomplexterrain．Basedonmule/horsecreaturebionics，thelegconfigurationwithpassivestructureandhydraulicactuationaremettheneedsofstabilitycontrolandhighloadcapacity．Andthestabilitydynamictrottinggaitofthequadrupedrobotisplannedbasedontheforw

6、ardkinematicsandinversekinematics．Experimentsofthedevelopedquadrupedbionicrobotplatformshowtherationalityofmechanicaldesignandtheeffectivenessofgaitplanning．Keywords:quadrupedbionics;robot;hydraulicactuation;design;gaitplanning收稿日期:2011-08-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(61075091);山东大学自主创新基金资助项目(2009JC

7、010，2011JC);国家高技术研究发展计划(863计划)主题项目“高性能四足仿生机器人”资助项目第5期李贻斌，等:液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划33必须根据机器人速度的不同，进行不同的步态规划、0引言姿态调整和稳定控制。为了提高四足机器人的适用范围，提高机器人的地形适应能力，机器人在通常运移动机器人平台的发展是一个重要和相对比较动中，必须保持较高的步态速度，利用动步态行走。活跃的科研领域。移动机器人一般包括轮式、履带以高动态、高适应性、高负载能力为目标，山东式和足式机器人。相对于轮式和履