刘 铖，周亚丽，张奇志

(北京信息科技大学 自动化学院,北京 100192)

0 引言

20世纪末，加拿大著名学者T.McGeer[1]首次提出了被动动态行走的概念，即机器人可以不依靠外力，仅凭自身的重力特性在具有一定坡度的斜坡上行走。根据这一概念，他成功研制出了平面被动行走双足机器人。该机器人采用圆弧形的脚掌设计，虽能够在具有一定倾斜角度的斜坡上行走，但存在不可控的特点，实用价值不大。Michael J.Coleman[2]对双足机器人进行改进，加入了自由摆动的手臂，使其能够适应三维空间的自由行走。虽然被动动态行走方法使得机器人能够高效行走，能量消耗低且步态自然，但其抗干扰性能较差，稳定性随着斜坡坡度变大不断降低[3]。并且机器人不能在平地行走，因此使用场景十分有限。考虑到传统的主动行走机器人存在效率低、步态不自然的缺点，介于纯被动行走和主动行走机器人之间的欠驱动双足机器人便成为了众多学者们的研究对象。

欠驱动双足机器人只在机器人的部分关节增加驱动装置，让机器人不仅能在平地行走，还能提高其鲁棒性。自1980年以来，Raibert等[4]对欠驱动双足机器人进行了深入的研究。除此之外，Buss B. G.[5]研发了欠驱动双足机器人MARLO，该机器人在踝关节新增了驱动结构，使得机器人能够在三维空间中自由行走。此外，美国康奈尔大学[6]研制了五自由度欠驱动机器人，Tedrake等[7]研制了六自由度无膝关节的3D欠驱动机器人。清华大学[8]研制的欠驱动机器人THR-I，成功实现了步行周期为0.64 s、步幅为腿长0.56倍的快速行走。……