社會對機器人的要求呈現(xiàn)出多元化 工作壞境開始變得越來越復(fù)雜

雙足機器人結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，自由度多，且關(guān)節(jié)之間連接形式多樣，為了研究的簡單方便，通常將其簡化為一個模型，其實質(zhì)便是將整個機器人的質(zhì)量集中于一點，即質(zhì)心位置，從而可以把機器人的運動軌跡規(guī)劃歸結(jié)為質(zhì)點的軌跡規(guī)劃，使得問題的研究大大簡化，隨后通過正運動學(xué)分析和逆動力學(xué)求解，便可求得各個關(guān)節(jié)的運動軌跡及其受力情況，以實現(xiàn)對機器人的控制。

廣泛使用的簡化模型主要有這樣幾種，即倒立擺模型、線性倒立擺模型以及彈簧負(fù)載倒立擺模型。其中，彈簧負(fù)載倒立擺模型是三者中最為典型的代表。彈簧負(fù)載倒立擺模，在雙腿跳躍以及運動奔跑機器人方面應(yīng)用更是非常常見的，其簡化結(jié)果也讓人相當(dāng)滿意。

模型由等效質(zhì)量、等效腿長、等效腿彈簧剛度三個結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，將模型簡化為柔性腿對非對稱性對行走穩(wěn)定性的影響是可以接受的，還能提高系統(tǒng)的抗干擾能力。通過分析腳底的受力情況來研究非對稱性結(jié)構(gòu)影響，最后經(jīng)過動量、觸地角、腿長、剛度參數(shù)分析來研究模型的穩(wěn)定性。

機器人跑步步態(tài)是機器人步態(tài)規(guī)劃中非常重要的一種，在跑步步態(tài)下具有較大的壓力沖擊、震動等現(xiàn)象。因此研究該步態(tài)下機器人位置控制系統(tǒng)的跟隨精度、響應(yīng)快速性對機器人能否實現(xiàn)期望的位置和姿態(tài)至關(guān)重要，所示為一跑步運動員骨骼簡化圖，圖中帶色圓點表示人體關(guān)節(jié)，圖中藍色的圓點表示本課題重點仿真研究的關(guān)節(jié)。

常見的步行機器人有雙足、四足和六足等情況。自然界事實、仿生學(xué)以及力學(xué)分析表明：在具有許多優(yōu)點的機器人中，雙足步行機器人因其體積相對較小，對工作環(huán)境具有較好的適應(yīng)性，避障能力強，移動盲區(qū)很小等優(yōu)良的特點，越來越受到關(guān)注。

首先，對工作環(huán)境，雙足機器人相對其他機器人要求較低，因為雙足機器人在運動時，只需要一些獨立的落腳點，所以，只要有這些落腳點存在，而且分布在一定的范圍內(nèi)，理論上雙足機器人是可以自己來優(yōu)化選擇的，而相對于雙足機器人，輪式機器人就不具備這一點，它所要求的路面必須是連續(xù)的，而且是比較光滑的，否則就容易傾翻，所以他只能被動適應(yīng)路面。

其次，在障礙物存在的情況下，雙足機器人可以檢測障礙物的大小，跨越障礙物，在一些情況下甚至能夠跳過障礙物，它能夠的跨越的障礙物尺寸是比較大的。而對于輪式機器人則只能跨越很小的障礙物，而且大量的數(shù)據(jù)和研究也表明雙足機器人與輪式和履帶式機器人相比具有更小的功率損耗，所以更加節(jié)能。

然而，對于機器人來說，驅(qū)動系統(tǒng)起著非常重要的作用，它為機器人完成各種任務(wù)提供動力，同時對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、速度剛性、實現(xiàn)控制的難易程度以及抗干擾能力都有非常重大的意義。尤其對液壓驅(qū)動系統(tǒng)而言，它的控制精度高，響應(yīng)速度快，功率比重大等突出優(yōu)點使得其在農(nóng)業(yè)機械、工程機械以及行走機械等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

所以，人們一直在研究力求尋找一個有效的方案來解決動力、行動便捷性及控制驅(qū)動等問題。選擇液壓驅(qū)動的方式，是出于利用液壓驅(qū)動的功率重量比大，響應(yīng)速度快以及速度剛性好等優(yōu)點，使得本雙足仿人機器人的驅(qū)動系統(tǒng)具有合理的結(jié)構(gòu)和較低的成本，具有更好的移動性能、更高的控制精度、更好的速度剛度，力求實現(xiàn)更為快速的運動和更加精確的控制特性。

現(xiàn)階段雙足機器人大多數(shù)還是利用電機驅(qū)動，但是在機器人技術(shù)飛速發(fā)展的今天。社會對機器人的要求呈現(xiàn)出多元化，機器人的工作壞境開始變得越來越復(fù)雜。同時對機器人的運動快速性和它的大負(fù)載能力提出更加苛刻的要求，這便要求我們能夠找到一種能夠提供更大的力和更高響應(yīng)速度的驅(qū)動方式，而電機驅(qū)動的方式卻很難滿足機器人在快速性方面的要求。因此，液壓驅(qū)動機器人又被重新被學(xué)者們重視了起來。

所以，人們一直在研究力求尋找一個有效的方案來解決動力、行動便捷性及控制驅(qū)動等問題。選擇液壓驅(qū)動的方式，是出于利用液壓驅(qū)動的功率重量比大，響應(yīng)速度快以及速度剛性好等優(yōu)點，使得本雙足仿人機器人的驅(qū)動系統(tǒng)具有合理的結(jié)構(gòu)和較低的成本，具有更好的移動性能、更高的控制精度、更好的速度剛度，力求實現(xiàn)更為快速的運動和更加精確的控制特性。

現(xiàn)階段雙足機器人大多數(shù)還是利用電機驅(qū)動，但是在機器人技術(shù)飛速發(fā)展的今天。社會對機器人的要求呈現(xiàn)出多元化，機器人的工作壞境開始變得越來越復(fù)雜。同時對機器人的運動快速性和它的大負(fù)載能力提出更加苛刻的要求，這便要求我們能夠找到一種能夠提供更大的力和更高響應(yīng)速度的驅(qū)動方式，而電機驅(qū)動的方式卻很難滿足機器人在快速性方面的要求。因此，液壓驅(qū)動機器人又被重新被學(xué)者們重視了起來。