康 杰，汤文成，沙鑫美，严光锐

（1.三江学院机械与电气工程学院，江苏 南京 210012；2.东南大学机械工程学院，江苏 南京 211189）

1 引言

四足机器人兼具静态稳定步态和动态稳定步态，除了具备良好的地形适应能力外，还能够拥有较高的移动速度、较大的承载能力，近年来成为机器人领域研究热点。

国内外学者对四足机器人相关课题做了大量的研究[1-4]。国内对四足机器人的研究起步较晚[5]但发展较快，取得了一些成果。如文献[6]等人仿生牛类动物，分析了行走步态，形成了一种基于ADAMS逆动力学仿真的仿生机器人设计研究方法；文献[7]运用静力学和运动学计算分析，最后推导了关节角度与电缸输出杆位移的数学关系；文献[8]通过MATLAB 和ADAMS联合仿真完成步态规划和相关逆运动学的求解等。

模仿犬类腿部结构，提出一种以滚珠丝杆为传动机构的机械结构设计方法，并通过运动学分析和虚拟仿真技术对设计进行验证，并制作出单腿机构实物。

2 腿部机构原理分析

犬类在日常生活中较为常见，是一种具有代表性的四足哺乳动物。通过研究犬类的骨骼结构，如图1 所示。参照犬类前腿骨骼结构，得出四足机器人腿部结构简图[9]，如图2所示。

图1 犬类骨骼结构图Fig.1 Skeletal Structure of Dogs

图2 腿部简化图Fig.2 Simplified Leg Diagram

腿部包含胯关节和膝关节2 个关节，为铰接型。通常采用电机驱动，可以精确控制运动姿态，拥有的工作空间大，但受限于当前电机、控制算法等的发展现状，铰接型也有着例如驱动力矩小，减速器摩擦影响严重，控制复杂程度高等缺点。……