卢志强，侯媛彬，孟 芸，周福娜

(1.西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 710054；2.河南大学 计算与信息工程学院，河南 开封 475004)

0 引 言

双足机器人具有类人的结构和外观，可以很好地适应人类的生活环境，是替代人类从事如煤矿救援等危险性工作的理想机器人[1]。人们期待双足机器人能够以类人的方式在现实环境中稳定可靠地行走[2]，甚至是奔跑[3]。虽然人类可以相对轻松地执行各种运动，但将人类的行为转化为双足机器人动态运动仍然是一项具有挑战性的任务。近40 a来，国内外研究机构与学者在双足机器人领域进行了许多理论[4]和实验研究[5]，并取得显著的发展，如HRP-4可以将车辆行驶在道路中央[6]，ATLAS能跨越障碍、攀爬楼梯等[7]。

双足行走问题是双足机器人运动研究中最重要且最根本的问题，按照研究思想的不同，提出双足行走方法可分为3类：其一是以人类行走特征为参考的步态生成方法。双足机器人设计的原型是人类本身，很多研究人员使用高速光学运动捕捉系统获取人体运动的轨迹，分析人类的运动特征，并将这些特征应用到仿人机器人的运动中。BOUTIN等捕捉人体全身运动轨迹，生成双足机器人步行模式，将该方法成功应用于HRP-2和HOAP-3这2款机器人的行走[8]。吴伟国等采集人体髋、腿、踝的运动样本，构建机器人仿人步行样本库，实现机器人与人跟随步行[9]。其二是基于中枢模式发生器(central pattern generator，CPG)的步态生成方法。人类的双足运动具有周期节律性的特征，CPG是能够产生节律运动的神经环路网络，模仿CPG产生节律信号，可控制机器人步行运动。……