孙玲玲，赵俊卿，王　亭

（山东建筑大学理学院，山东济南250101）

三连杆双足步行机器人结构建模与运动分析

孙玲玲，赵俊卿*，王亭

（山东建筑大学理学院，山东济南250101）

双足机器人具有与人类相似的步行运动方式，对环境具有较好的适应能力，在机器人研究与应用中具有重要的地位。文章基于三连杆结构双足步行机器人模型，运用三次函数模拟其直线运动步态，运用拉格朗日方程描述其关节力矩，建立了机器人的运动学和动力学模型，阐明了机器人运动过程状态与关节力矩的变化规律及特点。结果表明：机器人支撑腿力矩为-350～350 N·m远大于摆动腿力矩；躯干倾角对各关节驱动力矩的影响比较复杂，即使躯干保持竖直，其驱动力矩也会在-130～130 N·m之间变化；增大步行速度，各关节力矩都会相应增大；躯干倾角对各关节驱动力矩的影响比较复杂，在实际应用中需要借助合理的驱动方法稳定驱动力矩，实现机器人整体的平稳运动。

分析力学；三连杆步行机器人；结构建模；步态规划；关节力矩

0　引言

在高危与复杂环境下，机器人以其独特的优势，成为代替人类作业的重要工具。与轮式或者履带式机器人相比，双足步行机器人具有更好的适应地面环境的能力，成为近年来研究的热点。双足步行机器人的研究涉及力学、仿生学、机械控制理论与控制工程、传感器信息融合、计算机图形学等多门学科，具有十分重要的学术意义和应用价值［1-4］。

随着机械设计与传感技术的不断发展，机器人研究的瓶颈问题已经不在于样机的研制，而是步行基础理论的突破。……