有挠性驱动单元的双足机器人研制与步行实验
2015-09-21侯月阳吴伟国高力扬
哈尔滨工业大学学报 2015年1期
侯月阳,吴伟国,高力扬
(哈尔滨工业大学 机电工程学院,150001哈尔滨)
人类肌肉具有缓冲减振作用,可在具有外界冲击时有效保护人体关节;而仿人机器人大多采用减速器等传动装置驱动,缺乏人类肌腱柔性,无法承受很大的冲击载荷,而且人体关节由两块或更多肌肉驱动,以非线性弹簧特性使关节柔顺,仿人机器人应该具有类似人的肌肉一样的挠性驱动.挠性驱动机器人可吸收振动,减缓冲击,保护机构,同时减小系统的惯量影响,进行能量存储,以实现双足机器人稳定步行[1].液压驱动存在油液泄露问题,气动人工肌肉控制精度低,绳驱动则无上述缺点,然而绳驱动具有延迟和回差,研究挠性驱动机器人具有深远意义.
日本东京大学JSK研究室于2010年研制出KENZOH仿人机器人[2],该机器人采用一种绳驱动关节刚度调整机构,其输出力矩不足以驱动机器人腿部关节[3-4].MASAHIKO研制了“平面肌肉”机构[5],即钢丝绳在多个带轮上弯曲多次,以产生大速比.DEWEERTH于2010年研制了绳驱动的仿人单腿机器人[6],该机器人有髋、膝关节俯仰两个自由度,采用钢丝绳驱动,该仿人腿机器人结构简单,但并没有研制双足机器人.NAKANISHI等[7]研制出绳驱动骨架机器人KOJIRO,其能够实现站立姿态下的摇摆平衡控制.TOYOTAKA于2011年研制出仿人机器人KENSHIRO[8],该机器人所有关节自由度与人类相同,但无模块化驱动单元,其大腿长0.348 m,质量4 kg,输出角度范围-30°~40°,输出29.4 N[9].NAKANISHI研究室研制了绳驱动仿人机器人KOTARO[10],该机器人采用绳驱动肌肉……
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