[實用新型]一種用于步行機器人的十字型關節模塊

有效

• 申請號: 201420380304.0
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN203946188U
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 張強;游凡;王楊;肖曉暉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，涉及一種用于步行機器人的十字型關節模塊。

背景技術

機器人技術是一門綜合了機械學、力學、電子學、生物學、控制理論、計算機、人工智能、人機工程和系統工程等多學科領域的高技術，是21世紀具有代表性的高技術。仿人機器人是當今機器人技術發展的最高級和最尖端的體現，他們具有類似人類的外形，在結構方面和步行方式上也模仿人類。仿人機器人的結構復雜，往往由上身和下肢組成，除了腿部的行走功能外，還包括手、腰和頭的功能，其自由度的數目相比雙足步行機器人有成倍的增加，與此同時，也帶來了控制規劃、動力學和運動學等研究領域更為復雜的問題。仿人機器人的核心技術和最具挑戰的難點是雙足步行時動態平衡的實現。

自從機器人技術發展的初期，雙足步行就被認為是一項最高難度的挑戰。早在著名的仿人機器人ASIMO、QRIO和HRP-2出現之前的三十年中，雙足步行一直是步行機器人發展的焦點和難點。最早的研究暨平臺開發可以追溯到早稻田大學的加藤一郎在1966年和牛津大學的D.C.Witt在1968年開始的工作。加藤一郎等人在1973年創建了世界上第一臺具有雙腿和雙臂并受計算機控制的仿人機器人WABOT-1。雖然是一項標志性成果，WAB0T-1只能做靜態步行運動。在1980年前后，一個重大的研究趨勢是實現雙足動態步行，很多國內外研究人員開始積極從事理論研究和機器人平臺的開發。到1986年，已開發出許多能作動態步行運動的雙足機器人。即便是仿人機器人已成功開發(以1996年本田推出仿人機器人P2為標志)了十多年的今天，雙足步態規劃和控制仍然是一個研究熱點，國內外還有很多研究機構開發和研究各種雙足步行機器人。

國內外大多數雙足步行機器人在結構上都較復雜，由兩條腿構成，關節都是主動型的，自由度較多，雙足的自由度有8個、10個、往往多達12個，行走方式模仿人類的步行，控制較復雜。另有一類步行機器人通過其它方式實現動態步行，包括讓機器人在勢能的作用下沿小斜面步行而下的被動步行機器人。通過非線性振擺實現跨步的高蹺型雙足機器人BIPMAN2、通過學習和進化算法實現雙足步行的由三個連桿構成的簡單步行機器人以及麻省理工學院開發過一個裝備四個驅動器的三維半被動步行機等等。這些雙足機器人結構較簡單，自由度較少，關節多為被動或半被動的。由于全部或部分關節是非主動的，機器人往往借助外界環境的特點(例如斜坡)實現歩行。因此其活動范圍和場所很小，步行能力很有限。