吴晓光，赵杰，臧希喆，朱磊

（1. 哈尔滨工业大学 机器人技术及系统国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨，150080；2. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春，130033）

基于髋部质量的被动步行机器人稳定性和鲁棒性

吴晓光1，赵杰1，臧希喆1，朱磊2

（1. 哈尔滨工业大学 机器人技术及系统国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨，150080；2. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春，130033）

采用一种更接近于人类行走的匀质圆规步态模型，运用Lagrange法和碰撞时刻角动量守恒原理分别建立机器人的摆动模型及碰撞模型。基于对模型步态收敛域与外界扰动快速抑制的准确描述，将全局稳定性分析与局部稳定性分析相结合，对模型进行初始的参数优化配置，并建立Proe样机模型；通过单次与连续外界扰动下不同样机模型步态的自身调节变化分析，最终获得模型参数的最优化配置，并通过实物样机的行走实验进行理论分析验证。仿真结果表明：具有合理髋关节质量的被动步行机器人有更强的行走稳定性与鲁棒性。

被动步行；机器人；双足；稳定性；Poincaré映射；吸引域

近年来，步行机器人研究取得很大发展，已开发出各种步行机器人，但存在能量消耗大、控制复杂等问题。传统方法对各个关节角进行精确控制，难以实现机器人高效节能的行走步态。于是，人们集中于类人行走的研究。从人体组织结构、运动机理和行为方式中发现：人类行走过程中摆动腿的驱动与双摆运动十分相似，即一部分动力是由重力实现的[1−2]。……