陈 娜，卢 威

（张家界航空职业技术学院，湖南 张家界 427000）

多关节型双足步行机器人比其他足式机器人具有更高的灵活性，更加适合与人类协同工作，例如在危险环境作业、不平整地面货物搬运、医疗护理康复等方面。双足步行机器人的步行能力很大程度上取决于下肢机构的运动学和动力学特征，本研究的双足步行机器人在下肢行走机构采用多个关节与连杆串联，满足前后行、侧行、转弯、上下台阶、爬斜坡等步行功能的自由度要求。这种多关节双足运动由于存在自由度数目较多、无固定着力支撑点和多驱动的相互协调等问题，运动规划与自身的实际运动存在较大差异。本项目以如图1所示的物理样机为研究对象，利用ADAMS软件建立仿真模型，采用仿真曲线、三维效果相结合的思路，通过对物理样机和虚拟样机的对比实验，验证设计的可行性。

图1 物理样机

1 构建物理样机运动模型

为了使机构小巧而轻盈，本机构的各个部件采用铝合金（LY12）钣金材料（厚度1 mm）。本样机下肢模拟人体的大腿、小腿和脚，之间采用关节连接，各关节间使用伺服电机驱动，电机选用HG14-M型RC伺服电机，外形尺寸40 cm×19.8 cm×37.5 cm，左右两侧髋关节距离68 mm，大、小腿长度52 mm，髋侧向与前向关节轴距42 mm，踝侧向与前向关节轴距14 mm，各关节配置相应的旋转副，实现行走运动的协调动作，各关节运动范围如表1所示。

表1 各关节运动范围

本项目运用坐标转换法和H-D规则进行机构的运动学分析，建立运动学模型，将由机器人的左腿开始从下往上的杆件依次定义为1、2、3、4、5、6杆，右腿从上往下依次定义为杆件7～12，在各个杆件相连的关节处建立一个杆件坐标系，如图2所示。……