社會(huì)對(duì)機(jī)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(jī)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(jiǎn)單方便，通常將其簡(jiǎn)化為一個(gè)模型，其實(shí)質(zhì)便是將整個(gè)機(jī)器人的質(zhì)量集中于一點(diǎn)，即質(zhì)心位置，從而可以把機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃歸結(jié)為質(zhì)點(diǎn)的軌跡規(guī)劃，使得問題的研究大大簡(jiǎn)化，隨后通過正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和逆動(dòng)力學(xué)求解，便可求得各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡及其受力情況，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制。

廣泛使用的簡(jiǎn)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(yùn)動(dòng)奔跑機(jī)器人方面應(yīng)用更是非常常見的，其簡(jiǎn)化結(jié)果也讓人相當(dāng)滿意。

模型由等效質(zhì)量、等效腿長(zhǎng)、等效腿彈簧剛度三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，將模型簡(jiǎn)化為柔性腿對(duì)非對(duì)稱性對(duì)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(duì)稱性結(jié)構(gòu)影響，最后經(jīng)過動(dòng)量、觸地角、腿長(zhǎng)、剛度參數(shù)分析來研究模型的穩(wěn)定性。

機(jī)器人跑步步態(tài)是機(jī)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(dòng)等現(xiàn)象。因此研究該步態(tài)下機(jī)器人位置控制系統(tǒng)的跟隨精度、響應(yīng)快速性對(duì)機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)期望的位置和姿態(tài)至關(guān)重要，所示為一跑步運(yùn)動(dòng)員骨骼簡(jiǎn)化圖，圖中帶色圓點(diǎn)表示人體關(guān)節(jié)，圖中藍(lán)色的圓點(diǎn)表示本課題重點(diǎn)仿真研究的關(guān)節(jié)。

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

首先，對(duì)工作環(huán)境，雙足機(jī)器人相對(duì)其他機(jī)器人要求較低，因?yàn)殡p足機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，只需要一些獨(dú)立的落腳點(diǎn)，所以，只要有這些落腳點(diǎn)存在，而且分布在一定的范圍內(nèi)，理論上雙足機(jī)器人是可以自己來優(yōu)化選擇的，而相對(duì)于雙足機(jī)器人，輪式機(jī)器人就不具備這一點(diǎn)，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(dòng)適應(yīng)路面。

其次，在障礙物存在的情況下，雙足機(jī)器人可以檢測(cè)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(duì)于輪式機(jī)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(jī)器人與輪式和履帶式機(jī)器人相比具有更小的功率損耗，所以更加節(jié)能。

然而，對(duì)于機(jī)器人來說，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)起著非常重要的作用，它為機(jī)器人完成各種任務(wù)提供動(dòng)力，同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、速度剛性、實(shí)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(duì)液壓驅(qū)動(dòng)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(diǎn)使得其在農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械以及行走機(jī)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(gè)有效的方案來解決動(dòng)力、行動(dòng)便捷性及控制驅(qū)動(dòng)等問題。選擇液壓驅(qū)動(dòng)的方式，是出于利用液壓驅(qū)動(dòng)的功率重量比大，響應(yīng)速度快以及速度剛性好等優(yōu)點(diǎn)，使得本雙足仿人機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)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(dòng)性能、更高的控制精度、更好的速度剛度，力求實(shí)現(xiàn)更為快速的運(yùn)動(dòng)和更加精確的控制特性。

現(xiàn)階段雙足機(jī)器人大多數(shù)還是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是在機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展的今天。社會(huì)對(duì)機(jī)器人的要求呈現(xiàn)出多元化，機(jī)器人的工作壞境開始變得越來越復(fù)雜。同時(shí)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(dòng)方式，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式卻很難滿足機(jī)器人在快速性方面的要求。因此，液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)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(gè)有效的方案來解決動(dòng)力、行動(dòng)便捷性及控制驅(qū)動(dòng)等問題。選擇液壓驅(qū)動(dòng)的方式，是出于利用液壓驅(qū)動(dòng)的功率重量比大，響應(yīng)速度快以及速度剛性好等優(yōu)點(diǎn)，使得本雙足仿人機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)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(dòng)性能、更高的控制精度、更好的速度剛度，力求實(shí)現(xiàn)更為快速的運(yùn)動(dòng)和更加精確的控制特性。

現(xiàn)階段雙足機(jī)器人大多數(shù)還是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是在機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展的今天。社會(huì)對(duì)機(jī)器人的要求呈現(xiàn)出多元化，機(jī)器人的工作壞境開始變得越來越復(fù)雜。同時(shí)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(dòng)方式，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式卻很難滿足機(jī)器人在快速性方面的要求。因此，液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人又被重新被學(xué)者們重視了起來。