2.3.4  双足机器人踝关节设计 9

2.3.5  双足机器人膝关节设计 10

2.3.6  双足机器人髋关节设计 10

2.4  本章小结 10

3  双足机器人模型的分析及其步态规划 11

3.1 引言 11

3.2 倒立摆模型简介 11

3.3 双足机器人的模型简化 11

3.4 步态规划 12

3.4.1  双足机器人前向步态规划 12

3.4.2  双足机器人侧向步态规划 16

3.5 本章小结 18

4 双足机器人基于虚拟样机的运动仿真 19

4.1 虚拟样机技术 19

4.2 ADAMS软件简介 19

4.3 双足机器人的机械建模 19

4.4 建立约束和施加载荷 21

4.4.1  添加约束 21

4.4.2  模拟地面的构建 21

4.4.3  载荷的设置 22

4.4.4  模型检验 22

4.5 运动学仿真和结果分析 23

4.5.1  双足机器人的控制 23

4.5.2  基于样条函数形式的驱动约束 24

4.5.3  双足机器人的步行仿真 26

4.5.4  仿真结果的后处理 27

4.6 本章小结 28

结  论 29

致 谢 30

1  引言

仿人机器人相关技术是涉及到很多领域，这项技术集成了多门学科，如机电、控制、计算机等领域。仿人机器人有很多种类，步行机器人是其基础和重点，这个系统是典型的具有多输入、多输出性系统，并且具有时变、非线性和强耦合的特征。由于双足移动方式可以对环境做出十分快速的反应，其控制过程涉及到十分复杂的运动学和动力学，因此这种双足运动有高度的自动化的特征。与传统的轮式和履带式机器人相比，这种双足机器人有着独特的优点，比如可以在复杂的路面环境上进行工作，机器人并且可以运用在家庭护理、康复医学或者家庭的服务中。相较于传统机器人，它对环境有着极强的适应能力，所以双足机器人有着非常广泛的应用前景。 机器人相关技术涉及到了很多诸如机器人机构学、运动学、零件建模、仿人机器人的三维实现以及机器人的运动控制，它是一项综合性强的的具有创新意义以及实用价值的研究课题。仿生机器人的仿真通过利用计算机可视化途径以及面向对象的手段，来模拟机器人的动态特性[1]。机器人的仿真同时也为机器人本体机械结构方案的设计提供了参考依据，并且在机器人上模拟所要实现的实现的功能、动作，这样用户就可以直接看到设计效果，通过虚拟样机的仿真技术,制造实物样机之前就能够在仿真环境中进行机器人的测试,从而发现潜在的问题。这样不仅可以缩短产品的设计研发周期以及节省研发的费用、甚至能够大幅度的提高设计质量。