一種基于氣動(dòng)人工肌肉的新型雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于氣動(dòng)人工肌肉的新型雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)，屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)并且具有柔性仿人特點(diǎn)的雙足機(jī)器人。本發(fā)明的雙足機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)械本體和電氣控制系統(tǒng)，其特征在于：機(jī)械本體主要由腰、髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿、腳等七部分組成，共13個(gè)自由度；在這13個(gè)自由度中，腰部的3個(gè)自由度通過(guò)四根氣動(dòng)肌肉以及腰部脊柱的配合作用實(shí)現(xiàn)，而髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、腳踝關(guān)節(jié)的單個(gè)自由度則是采用一根氣動(dòng)肌肉與一根彈簧通過(guò)對(duì)拉的方式構(gòu)成對(duì)抗性回轉(zhuǎn)力來(lái)實(shí)現(xiàn)；本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一種控制平臺(tái)，除了機(jī)器人學(xué)，還涉及控制科學(xué)和智能控制領(lǐng)域，可滿足多學(xué)科科研、教學(xué)的需要。
【專利說(shuō)明】—種基于氣動(dòng)人工肌肉的新型雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是一種基于氣動(dòng)人工肌肉的新型雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)，屬于仿生機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人技術(shù)作為21世紀(jì)非常重要的技術(shù)，與網(wǎng)路技術(shù)、通信技術(shù)、基因技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等一樣，屬于高新技術(shù)。雙足機(jī)器人是伴隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下出現(xiàn)的新型機(jī)器人。在雙足機(jī)器人技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，仿人的問(wèn)題是雙足機(jī)器人系統(tǒng)普遍存在的難題。同時(shí)人們對(duì)雙足機(jī)器人的要求越來(lái)越高，雙足機(jī)器人要具有仿人的外形，能模仿人的行為與動(dòng)作，能進(jìn)行人機(jī)交互，能在狹窄空間內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)等性能。這些要求都是一般機(jī)器人很難達(dá)到的，因此從某種程度上說(shuō)，雙足仿人機(jī)器人是將來(lái)機(jī)器人研究的必然方向和趨勢(shì)。
[0003]現(xiàn)有的大部分雙足仿人機(jī)器人依靠模仿人的腿部結(jié)構(gòu)來(lái)模仿人的行走方式，即機(jī)器人的下肢以剛性構(gòu)件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，模仿人類的腿及髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，并以執(zhí)行裝置代替肌肉，實(shí)現(xiàn)對(duì)身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，各關(guān)節(jié)之間可以有一定角度的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN103010330A公開(kāi)了“一種雙足步行機(jī)器人”，該裝置可以在斜坡，階梯等復(fù)雜路況下實(shí)現(xiàn)行走、攀爬、轉(zhuǎn)彎等多種驅(qū)動(dòng)前進(jìn)方式，但關(guān)節(jié)自由度配置少，行動(dòng)機(jī)械、笨重。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102700649A公開(kāi)了 “一種有軀體式準(zhǔn)被動(dòng)雙足步行機(jī)器人系統(tǒng)”，該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式是純被動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方式以及機(jī)構(gòu)外觀都不類人。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101565064A公開(kāi)了 “一種雙足機(jī)器人步行機(jī)構(gòu)”，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)較多的仿人動(dòng)作，基本不具有柔性機(jī)構(gòu)。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201816666U公開(kāi)了“一種兩足步行仿生機(jī)器人”，該機(jī)構(gòu)不具有膝關(guān)節(jié)。
[0004]上述機(jī)器人設(shè)計(jì)多以剛性構(gòu)件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，模仿人類的腿及髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，這類設(shè)計(jì)方法直接、簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)，但是基本不具有柔性結(jié)構(gòu)，并且為了避免機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，機(jī)器人各關(guān)節(jié)自由度配置少，從而導(dǎo)致這類機(jī)器人行動(dòng)機(jī)械、笨重，運(yùn)動(dòng)能力相對(duì)較差，同時(shí)腿部有明顯彎曲的特點(diǎn)，因此，開(kāi)發(fā)一種運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)并且具有柔性仿人特點(diǎn)的雙足機(jī)器人具有理論和實(shí)際意義。
[0005]人體的下肢可分為臀、股、小腿和足四部，由骨、關(guān)節(jié)和骨骼肌組成。各骨依靠關(guān)節(jié)連接成下肢骨骼，構(gòu)成下肢的基本形態(tài)和支架，其主要功能是支持身體和行走，與上肢相比，其骨骼粗壯，肌形較大，關(guān)節(jié)穩(wěn)固，足部還具有彈性的足弓。人體下肢是一個(gè)高度自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，通過(guò)骨骼肌收縮牽動(dòng)骨，以關(guān)節(jié)為支點(diǎn)，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，以維持人體的各種姿勢(shì)或是某個(gè)部位發(fā)生位置的改變。在運(yùn)動(dòng)中，骨起著杠桿的作用，關(guān)節(jié)則是運(yùn)動(dòng)的樞紐，骨骼肌是運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)部分。
[0006]自由下肢骨包括髖骨、股骨、脛骨、腓骨和足骨。髖骨是下肢骨和上肢骨的連接部分，由互相融合的3塊骨組成。股骨是人體最長(zhǎng)和最結(jié)實(shí)的長(zhǎng)骨，上端具有球形的股骨頭，下端膨大形成內(nèi)側(cè)踝和外側(cè)踝，兩踝的下面和后面為關(guān)節(jié)面，與脛骨上端相關(guān)節(jié)。小腿骨主要由脛骨和腓骨組成，兩者的近端和遠(yuǎn)端相連，連接處僅有微小的活動(dòng)。脛骨位于小腿內(nèi)側(cè)，排骨細(xì)長(zhǎng)，居小腿外側(cè)。兩者的下端均有關(guān)節(jié)面與距骨相關(guān)節(jié)，腓骨不承受重量，僅起穩(wěn)定腳踝的作用。足骨由跗骨、跖骨、趾骨組成。
[0007]人體由兩百余塊骨骼組成，每一部分骨骼都是按其功能生成，具有自身獨(dú)立的完整性，通過(guò)肌腱和軟骨巧妙地接合在一起，組成了一個(gè)便于運(yùn)動(dòng)、堅(jiān)固而又輕巧的整體。骨與骨相接形成了人體運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)，組合方式呈多樣化。這些關(guān)節(jié)以肌肉為動(dòng)力，能產(chǎn)生多種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于如此復(fù)雜的動(dòng)作機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，想利用機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行完全的模擬是不可能也是不現(xiàn)實(shí)的。因此，基于通過(guò)盡量少的自由度，來(lái)實(shí)現(xiàn)盡量多的基本運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又要使這些運(yùn)動(dòng)盡量柔順美觀的出發(fā)點(diǎn)，配置機(jī)器人自由度。
[0008]雙足仿人機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械電子系統(tǒng)，自由度數(shù)目多，行走控制方法復(fù)雜。一般的雙足仿人機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，每個(gè)自由度(運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié))都需要有電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且電動(dòng)機(jī)輸出軸需要由減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行力矩放大，系統(tǒng)能量效率低。機(jī)器人的行走控制方法復(fù)雜，首先需要對(duì)雙足機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化得到簡(jiǎn)單的線性控制模型，通過(guò)經(jīng)典的線性控制算法完成結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的步態(tài)規(guī)劃，然后通過(guò)一些智能控制算法在線修正和調(diào)整機(jī)器人的關(guān)節(jié)扭矩，獲得一定意義下的穩(wěn)定步態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)首先需要克服機(jī)器人自身的慣性力和所受重力作用，才能使機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)按照規(guī)劃好的軌跡運(yùn)動(dòng)。而且，由于機(jī)構(gòu)和控制的復(fù)雜，機(jī)器人在機(jī)械硬件和軟件控制方面要求較高，且行走速度受到限制，也使雙足機(jī)器人技術(shù)的實(shí)用化受到較大限制。雙足仿人機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，需要用新的思路設(shè)計(jì)具有更加精巧、高效的機(jī)械結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)新的機(jī)器人控制方法?；跉鈩?dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的雙足仿人機(jī)器人通過(guò)對(duì)人體的行走運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，選取了最優(yōu)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)雙足仿人機(jī)器人的一個(gè)最基本也是最仿人運(yùn)動(dòng)——雙足仿人行走。
[0009]綜上所述，以最優(yōu)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人類雙足行走運(yùn)動(dòng)的模擬是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，特別是要實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)雙足仿人機(jī)器人的高效率行走運(yùn)動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的不足，提供一種運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，柔順性好，外觀及行為動(dòng)作更加仿人的新型雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)。本發(fā)明專利中的機(jī)器人系統(tǒng)不僅可以作為一種控制科學(xué)中的研究平臺(tái)，為機(jī)器人學(xué)、人工智能等領(lǐng)域的研究和教學(xué)提供實(shí)驗(yàn)對(duì)象，還可以成為娛樂(lè)、展示的極具特色的工具。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種基于氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括腰、髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿、腳七部分，共13個(gè)DOF自由度，其中，腰部(Fl):3X1D0F，雙髖關(guān)節(jié)(F2、F3):3X2D0F，雙膝關(guān)節(jié)(F4、F5):1 X 2D0F，雙腳踝關(guān)節(jié)(F6、F7):2X IDOF0
[0012]該系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)及氣罐1、上身支架2、腰部上端連接軸承3、腰部支柱4、腰部下端連接軸承5、腰部支架6、髖關(guān)節(jié)連接軸承7、機(jī)器人大腿8、機(jī)器人膝關(guān)節(jié)9、機(jī)器人小腿10、機(jī)器人踝關(guān)節(jié)11、機(jī)器人腳部12、氣動(dòng)人工肌肉M1-M16、彈簧S1-S12、快速接頭J1-J7、接口 jl_jl7 ；
[0013]空氣壓縮機(jī)及氣罐I安裝在上身支架2上，上身支架2與腰部支架6中間通過(guò)腰部上端連接軸承3、腰部支柱4、腰部下端連接軸承5連接，其中腰部支柱4與上身支架2通過(guò)腰部上端連接軸承3連接，腰部支柱4與腰部支架6通過(guò)腰部下端連接軸承5連接，機(jī)器人大腿8通過(guò)髖關(guān)節(jié)連接軸承7與腰部支架6相連，機(jī)器人大腿8與機(jī)器人小腿10通過(guò)機(jī)器人膝關(guān)節(jié)9相連，所述機(jī)器人小腿10與機(jī)器人腳部12通過(guò)機(jī)器人踝關(guān)節(jié)11相連。
[0014]氣動(dòng)人工肌肉M1-M16作為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，在該仿人機(jī)構(gòu)中總共16根，其中，腰部4根即氣動(dòng)人工肌肉aMl、氣動(dòng)人工肌肉bM2、氣動(dòng)人工肌肉cM3、氣動(dòng)人工肌肉dM4，雙髖關(guān)節(jié)3X2根即氣動(dòng)人工肌肉eM5、氣動(dòng)人工肌肉fM6、氣動(dòng)人工肌肉gM7、氣動(dòng)人工肌肉hM8、氣動(dòng)人工肌肉iM9、氣動(dòng)人工肌肉gM1，雙膝關(guān)節(jié)1X2根即氣動(dòng)人工肌肉kMll、氣動(dòng)人工肌肉1M12，雙腳踝關(guān)節(jié)2X2根即氣動(dòng)人工肌肉mM13、氣動(dòng)人工肌肉nM14、氣動(dòng)人工肌肉oM15、氣動(dòng)人工肌肉pM16 ;彈簧S1-S12與氣動(dòng)人工肌肉M5-M16相匹配，共同約束其俯仰、橫滾和偏航方向的三個(gè)自由度；上身支架2與腰部支架6中間兩側(cè)分別對(duì)稱有氣動(dòng)人工肌肉aMl、氣動(dòng)人工肌肉bM2與氣動(dòng)人工肌肉cM3、氣動(dòng)人工肌肉dM4，其中氣動(dòng)人工肌肉aMl、氣動(dòng)人工肌肉bM2斜交叉布置，氣動(dòng)人工肌肉cM3、氣動(dòng)人工肌肉dM4斜交叉布置；氣動(dòng)人工肌肉eM5 —端連接腰部支架6上，另一端連接在右大腿一側(cè)面上，彈簧SI沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)橫滾運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉fM6 —端連接腰部支架6上，另一端連接在右大腿正面上，彈簧S2沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)偏航運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉gM7—端連接腰部支架6上，另一端連接在右大腿另一側(cè)面上，彈簧S3沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)俯仰運(yùn)動(dòng)方向的約束，共同組成三個(gè)自由度的約束；同樣，氣動(dòng)人工肌肉hM8、氣動(dòng)人工肌肉iM9、氣動(dòng)人工肌肉jM1與彈簧dS4、彈簧eS5、彈簧fS6相匹配，設(shè)置在左大腿與腰部支架6的髖關(guān)節(jié)處，共同組成俯仰、橫滾和偏航三個(gè)自由度的約束。
[0015]氣動(dòng)人工肌肉kMll —端連接在右大腿正面上，另一端連接在右小腿正面上，中間為右膝關(guān)節(jié)，彈簧gS7對(duì)稱布置在右膝關(guān)節(jié)的另一側(cè)，共同形成一個(gè)自由度的約束；同理，氣動(dòng)人工肌肉1M12、彈簧hS8設(shè)置在左膝關(guān)節(jié)處，共同形成一個(gè)自由度的約束。
[0016]氣動(dòng)人工肌肉mM13、氣動(dòng)人工肌肉nM14、彈簧iS9、彈簧jS10設(shè)置在右腳踝關(guān)節(jié)處，氣動(dòng)人工肌肉mM13 —端與右小腿側(cè)面相連，另一端與右腳踝關(guān)節(jié)側(cè)面相連，彈簧iS9對(duì)稱布置在右腳踝關(guān)節(jié)另一側(cè)面上，形成約束右腳踝關(guān)節(jié)的橫滾運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉nM14 —端與右小腿正面相連，另一端與右腳踝關(guān)節(jié)正面相連，彈簧jS10對(duì)稱布置在右腳踝關(guān)節(jié)另一側(cè)面上，形成約束右腳踝關(guān)節(jié)的俯仰運(yùn)動(dòng)方向的約束；同理，氣動(dòng)人工肌肉oM13、氣動(dòng)人工肌肉pM16、彈簧kSll、彈簧1S12設(shè)置在左膝關(guān)節(jié)處，共同形成兩個(gè)個(gè)自由度的約束。
[0017]氣動(dòng)人工肌肉M1-M16的控制是通過(guò)主控芯片控制電磁閥，從而控制空氣壓縮機(jī)及氣罐I對(duì)氣動(dòng)人工肌肉M1-M16的進(jìn)氣量與出氣量控制，上述連通電磁閥與氣動(dòng)人工肌肉M1-M16的是快速接頭J1-J7，具體而言，快速接頭J1-J7中，Jl為七通快速接頭a，J2、J3是五通快速接頭b、五通快速接頭c，J4、J5、J6、J7、J8是三通快速接頭d、三通快速接頭e、三通快速接頭f、三通快速接頭g，從而實(shí)現(xiàn)將氣源中的氣體輸送到各個(gè)關(guān)節(jié)處。主控芯片通過(guò)氣管連通快速接頭的接口 jl，而接口 j2-jl7分別連接電磁閥。
[0018]一種基于氣動(dòng)人工肌肉的雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其控制系統(tǒng)采用主控芯片控制電磁閥，進(jìn)而控制底層氣動(dòng)人工肌肉的收縮。其特征在于主控芯片安裝在機(jī)器人上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人行走的自主控制，安裝在機(jī)器人身上的傳感器則將機(jī)器人步態(tài)數(shù)據(jù)反饋給主控芯片，在行走控制算法方面，控制器采用基于邏輯狀態(tài)的控制方法，將機(jī)器人的行走過(guò)程分為幾個(gè)不同的邏輯階段。在每個(gè)控制周期，控制器根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人狀態(tài)所處的邏輯階段，并根據(jù)機(jī)器人的具體姿態(tài)計(jì)算出相應(yīng)的控制量。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明設(shè)計(jì)中，采用模仿人體肌肉的氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，采用靈活、高能量效率的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，只需要控制好就能產(chǎn)生連貫、自然的仿人行走步態(tài)。
[0020]I)機(jī)構(gòu)輕便，易于控制。
[0021]2)機(jī)器人外觀高度仿人，從仿生的角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，參考相關(guān)仿生學(xué)的研究成果，使設(shè)計(jì)的仿人機(jī)器人腰部及下肢結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角達(dá)到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)范圍。
[0022]3)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)、柔順性好，能夠?qū)崿F(xiàn)相似度較高的仿人行走步態(tài)。因?yàn)榉氯藱C(jī)器人與外界交互，更重要的是其柔順性而非高精度。
[0023]4)能較好的完成仿人腰部以及下肢的基本動(dòng)作。
[0024]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]第一，本發(fā)明作為一種智能機(jī)器人，可作為機(jī)器人學(xué)、控制科學(xué)和智能控制領(lǐng)域交叉的綜合研究對(duì)象，滿足多學(xué)科科研教學(xué)的需要。
[0026]第二，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的新型的獨(dú)輪自平衡機(jī)器人控制系統(tǒng)，因其具有獨(dú)特的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制方法，具有新的應(yīng)用價(jià)值，是一種與工程實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系緊密，實(shí)用價(jià)值較高的研究、示教、展示、娛樂(lè)設(shè)備。并且，在一些實(shí)際應(yīng)用中，如火箭發(fā)射，存在重心在支點(diǎn)之上的控制問(wèn)題，本系統(tǒng)很好的模擬了這類問(wèn)題，可作為研究這類特定系統(tǒng)控制問(wèn)題的理想對(duì)象。
[0027]第三，本發(fā)明中的三個(gè)自由度的耦合使得系統(tǒng)的非線性和不確定性增加，更加適合非線性控制、魯棒控制、智能控制和學(xué)習(xí)控制的研究。
[0028]第四，本發(fā)明的所有組件均采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，某種組件都可以拆卸更換，這為系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)提供了極大的方便。
[0029]第五，本發(fā)明的可調(diào)式底部支架不僅可以根據(jù)機(jī)器人調(diào)試的需要改變底部支撐高度，而且作為機(jī)器人的保護(hù)裝置，避免機(jī)器人在調(diào)試過(guò)程中的意外傾倒而摔壞。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)及氣動(dòng)肌肉分配正視圖
[0031]圖2是雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)及氣動(dòng)肌肉分配右視圖
[0032]圖3是雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)自由度分配及尺寸圖
[0033]圖4是雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)氣管布線圖。
[0034]圖5是雙足仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)總體框圖。
[0035]圖中:1、空氣壓縮機(jī)及氣罐，2、上身支架，3、腰部上端連接軸承，4、腰部支柱，5、腰部下端連接軸承，6、腰部支架，7、髖關(guān)節(jié)連接軸承，8、機(jī)器人大腿，9、機(jī)器人膝關(guān)節(jié)，10、機(jī)器人小腿，11、機(jī)器人踝關(guān)節(jié)，12、機(jī)器人腳部；
[0036]Ml、氣動(dòng)人工肌肉a，M2、氣動(dòng)人工肌肉b，M3、氣動(dòng)人工肌肉c，M4、氣動(dòng)人工肌肉d，M5、氣動(dòng)人工肌肉e，M6、氣動(dòng)人工肌肉f，M7、氣動(dòng)人工肌肉g，M8、氣動(dòng)人工肌肉h，M9、氣動(dòng)人工肌肉i，M10、氣動(dòng)人工肌肉j，Mil、氣動(dòng)人工肌肉k，M12、氣動(dòng)人工肌肉1，M13、氣動(dòng)人工肌肉m，M14、氣動(dòng)人工肌肉n，M15、氣動(dòng)人工肌肉o，M16、氣動(dòng)人工肌肉p ；
[0037]J1、快速接頭a，J2、快速接頭b，J3、快速接頭c，J4、快速接頭d，J5、快速接頭e，J6、快速接頭f，J7、快速接頭g ；
[0038]S1、彈簧 a，S2、彈簧 b，S3、彈簧 c，S4、彈簧 d，S5、彈簧 e，S6、彈簧 f，S7、彈簧 g，S8、彈簧h，S9、彈簧i，S10、彈簧j，S11、彈簧k，S12、彈簧I ;
[0039]jl、接口 a, j2、接口 b，j3、接口 c, j4、接口 d，j5、接口 e, j6、接口 f, j7、接口 g，j8、接口 h，j9、接口 i，jlO、接口 g，jll、接口 k，jl2、接口 1，jl3、接口 m，jl4、接口 n，jl5、接口 ο，jl6、接口 p，jl7、接口 q。

【具體實(shí)施方式】
[0040]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0041]如圖1-5所不,一種基于氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng),該系統(tǒng)包括腰、髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿、腳七部分，共13個(gè)DOF自由度，其中，腰部(Fl):3X1D0F，雙髖關(guān)節(jié)(F2、F3): 3 X 2D0F,雙膝關(guān)節(jié)(F4、F5):1 X 2D0F,雙腳踝關(guān)節(jié)(F6、F7): 2 X IDOF。
[0042]該系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)及氣罐1、上身支架2、腰部上端連接軸承3、腰部支柱4、腰部下端連接軸承5、腰部支架6、髖關(guān)節(jié)連接軸承7、機(jī)器人大腿8、機(jī)器人膝關(guān)節(jié)9、機(jī)器人小腿10、機(jī)器人踝關(guān)節(jié)11、機(jī)器人腳部12、氣動(dòng)人工肌肉M1-M16、彈簧S1-S12、快速接頭J1-J7、接口 jl_jl7 ；
[0043]空氣壓縮機(jī)及氣罐I安裝在上身支架2上，上身支架2與腰部支架6中間通過(guò)腰部上端連接軸承3、腰部支柱4、腰部下端連接軸承5連接，其中腰部支柱4與上身支架2通過(guò)腰部上端連接軸承3連接，腰部支柱4與腰部支架6通過(guò)腰部下端連接軸承5連接，機(jī)器人大腿8通過(guò)髖關(guān)節(jié)連接軸承7與腰部支架6相連，機(jī)器人大腿8與機(jī)器人小腿10通過(guò)機(jī)器人膝關(guān)節(jié)9相連，所述機(jī)器人小腿10與機(jī)器人腳部12通過(guò)機(jī)器人踝關(guān)節(jié)11相連；
[0044]氣動(dòng)人工肌肉M1-M16作為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，在該仿人機(jī)構(gòu)中總共16根，其中，腰部4根即氣動(dòng)人工肌肉aMl、氣動(dòng)人工肌肉bM2、氣動(dòng)人工肌肉cM3、氣動(dòng)人工肌肉dM4，雙髖關(guān)節(jié)3X2根即氣動(dòng)人工肌肉eM5、氣動(dòng)人工肌肉fM6、氣動(dòng)人工肌肉gM7、氣動(dòng)人工肌肉hM8、氣動(dòng)人工肌肉iM9、氣動(dòng)人工肌肉gM1，雙膝關(guān)節(jié)1X2根即氣動(dòng)人工肌肉kMll、氣動(dòng)人工肌肉1M12，雙腳踝關(guān)節(jié)2X2根即氣動(dòng)人工肌肉mM13、氣動(dòng)人工肌肉nM14、氣動(dòng)人工肌肉oM15、氣動(dòng)人工肌肉pM16 ;彈簧S1-S12與氣動(dòng)人工肌肉M5-M16相匹配，共同約束其俯仰、橫滾和偏航方向的三個(gè)自由度；上身支架2與腰部支架6中間兩側(cè)分別對(duì)稱有氣動(dòng)人工肌肉aMl、氣動(dòng)人工肌肉bM2與氣動(dòng)人工肌肉cM3、氣動(dòng)人工肌肉dM4，其中氣動(dòng)人工肌肉aMl、氣動(dòng)人工肌肉bM2斜交叉布置，氣動(dòng)人工肌肉cM3、氣動(dòng)人工肌肉dM4斜交叉布置；氣動(dòng)人工肌肉eM5 —端連接腰部支架6上，另一端連接在右大腿一側(cè)面上，彈簧SI沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)橫滾運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉fM6 —端連接腰部支架6上，另一端連接在右大腿正面上，彈簧S2沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)偏航運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉gM7—端連接腰部支架6上，另一端連接在右大腿另一側(cè)面上，彈簧S3沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)俯仰運(yùn)動(dòng)方向的約束，共同組成三個(gè)自由度的約束；同樣，氣動(dòng)人工肌肉hM8、氣動(dòng)人工肌肉iM9、氣動(dòng)人工肌肉jMl與彈簧dS4、彈簧eS5、彈簧fS6相匹配，設(shè)置在左大腿與腰部支架6的髖關(guān)節(jié)處，共同組成俯仰、橫滾和偏航三個(gè)自由度的約束；
[0045]氣動(dòng)人工肌肉kMll —端連接在右大腿正面上，另一端連接在右小腿正面上，中間為右膝關(guān)節(jié)，彈簧gS7對(duì)稱布置在右膝關(guān)節(jié)的另一側(cè)，共同形成一個(gè)自由度的約束；同理，氣動(dòng)人工肌肉1M12、彈簧hS8設(shè)置在左膝關(guān)節(jié)處，共同形成一個(gè)自由度的約束；
[0046]氣動(dòng)人工肌肉mM13、氣動(dòng)人工肌肉nM14、彈簧iS9、彈簧jS10設(shè)置在右腳踝關(guān)節(jié)處，氣動(dòng)人工肌肉mM13 —端與右小腿側(cè)面相連，另一端與右腳踝關(guān)節(jié)側(cè)面相連，彈簧iS9對(duì)稱布置在右腳踝關(guān)節(jié)另一側(cè)面上，形成約束右腳踝關(guān)節(jié)的橫滾運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉nM14 —端與右小腿正面相連，另一端與右腳踝關(guān)節(jié)正面相連，彈簧jS10對(duì)稱布置在右腳踝關(guān)節(jié)另一側(cè)面上，形成約束右腳踝關(guān)節(jié)的俯仰運(yùn)動(dòng)方向的約束；同理，氣動(dòng)人工肌肉oM13、氣動(dòng)人工肌肉pM16、彈簧kSll、彈簧1S12設(shè)置在左膝關(guān)節(jié)處，共同形成兩個(gè)個(gè)自由度的約束；
[0047]氣動(dòng)人工肌肉M1-M16的控制是通過(guò)主控芯片控制電磁閥，從而控制空氣壓縮機(jī)及氣罐I對(duì)氣動(dòng)人工肌肉M1-M16的進(jìn)氣量與出氣量控制，上述連通電磁閥與氣動(dòng)人工肌肉M1-M16的是快速接頭J1-J7，具體而言，快速接頭J1-J7中，Jl為七通快速接頭a，J2、J3是五通快速接頭b、五通快速接頭c，J4、J5、J6、J7、J8是三通快速接頭d、三通快速接頭e、三通快速接頭f、三通快速接頭g，從而實(shí)現(xiàn)將氣源中的氣體輸送到各個(gè)關(guān)節(jié)處。主控芯片通過(guò)氣管連通快速接頭的接口 jl，而接口 j2-jl7分別連接電磁閥。
[0048]氣動(dòng)人工肌肉作為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，在該仿人機(jī)構(gòu)中總共十六根。腰部四根，雙髖關(guān)節(jié)3 X 2根，雙膝關(guān)節(jié)I X 2根，雙腳踝關(guān)節(jié)2 X 2根。由于氣動(dòng)人工肌肉只能提供單向驅(qū)動(dòng)力，故該設(shè)計(jì)中，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、腳踝關(guān)節(jié)的單個(gè)自由度采用一根氣動(dòng)肌肉與一根彈簧通過(guò)對(duì)拉的方式構(gòu)成對(duì)抗性回轉(zhuǎn)力來(lái)實(shí)現(xiàn)，而腰部的三個(gè)自由度則通過(guò)四根氣動(dòng)肌肉(M1、M2、M3、M4)以及腰部脊柱4的配合作用實(shí)現(xiàn)。具體運(yùn)動(dòng)形式:氣動(dòng)人工肌肉(Ml、M2、M3、M4)配合作用于機(jī)器人腰部，產(chǎn)生腰部的俯仰、橫滾和偏航三個(gè)自由度，其中氣動(dòng)人工肌肉Ml和M3收縮(舒展)，M2和M4舒展(收縮)，產(chǎn)生腰部的俯(仰);M1和M2收縮(舒展)，M3和M4舒展(收縮)，產(chǎn)生腰部的左(右)方向的橫滾；M1和M4收縮(舒展)，M2和M3舒展(收縮)，產(chǎn)生腰部左(右)方向的偏航。氣動(dòng)人工肌肉M5、M6、M7以及彈簧S1、S2、S3配合作用于機(jī)器人髖關(guān)節(jié)，產(chǎn)生髖關(guān)節(jié)的俯仰、橫滾和偏航三個(gè)自由度，其中氣動(dòng)人工肌肉M5收縮(舒展)和彈簧SI對(duì)抗配合，產(chǎn)生機(jī)器人髖關(guān)節(jié)的偏航；氣動(dòng)人工肌肉M6收縮(舒展)和彈簧S2對(duì)抗配合，產(chǎn)生機(jī)器人髖關(guān)節(jié)的俯(仰)；氣動(dòng)人工肌肉M7收縮(舒展)和彈簧S3對(duì)抗配合，產(chǎn)生機(jī)器人髖關(guān)節(jié)的橫滾。氣動(dòng)人工肌肉Mll收縮(舒展)和彈簧S7對(duì)抗配合，產(chǎn)生機(jī)器人膝關(guān)節(jié)的俯仰。氣動(dòng)人工肌肉M13收縮(舒展)和彈簧S9對(duì)抗配合，產(chǎn)生機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的橫滾。氣動(dòng)人工肌肉M14收縮(舒展)和彈簧SlO對(duì)抗配合，產(chǎn)生機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的俯仰。
[0049]本發(fā)明中氣動(dòng)肌肉的應(yīng)用不僅簡(jiǎn)化了腿部結(jié)構(gòu)，還減輕了腿部的整體重量，通過(guò)拮抗的對(duì)拉方式將氣動(dòng)肌肉及彈簧的直線式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)通過(guò)安裝在氣動(dòng)肌肉上的電磁閥來(lái)控制氣動(dòng)人工肌肉的進(jìn)氣量與出氣量，進(jìn)而控制氣動(dòng)肌肉的收縮長(zhǎng)度，從而帶動(dòng)機(jī)器人相應(yīng)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)節(jié)軸的一端安裝有角度傳感器，關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)角度傳感器獲得關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，角度傳感器將角度數(shù)返回給主控芯片，主控芯片根據(jù)情況不同發(fā)送不同信號(hào)給電磁閥，由電磁閥控制各個(gè)對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)肌肉的氣壓，最終實(shí)現(xiàn)仿人機(jī)器人腰部及下肢的運(yùn)動(dòng)。
[0050]本設(shè)計(jì)中氣動(dòng)人工肌肉的控制是通過(guò)主控芯片控制電磁閥的通斷，從而控制進(jìn)入氣動(dòng)人工肌肉的進(jìn)氣量與出氣量。如圖所示，主控芯片通過(guò)氣管連通快速接頭Jl的接口jl，而快速接頭J2-J7的接口 j2-jl7分別連接上述電磁閥。其中上述電磁閥均采用三位三通電磁閥，即可動(dòng)鐵芯能移到三個(gè)位置、三通道式電磁閥。由一個(gè)線圈、固定鐵芯、可動(dòng)鐵芯組成，根據(jù)電流的大小，改變可動(dòng)鐵芯的位置，改變?nèi)齻€(gè)閥口之間的通路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的減壓、保壓、增壓的工作狀態(tài)。
[0051]本發(fā)明主要以人為仿生原型，進(jìn)行類人機(jī)器人腰部及下肢的設(shè)計(jì)，考慮到人的行為動(dòng)作多變并且運(yùn)動(dòng)靈活，所以要求設(shè)計(jì)的整個(gè)腿部機(jī)構(gòu)在重量上不能太重，支承件的材料主要采用鋁合金。它的密度較小(只有鐵的1/3)，并且通過(guò)熱處理強(qiáng)化，具有較好的強(qiáng)度和塑性。鋁合金型構(gòu)件是主要的支承連接件，在其上安裝控制閥、驅(qū)動(dòng)器等其他系統(tǒng)。關(guān)節(jié)尺寸考慮仿人特點(diǎn)，根據(jù)第二軍醫(yī)大學(xué)的研究《中國(guó)人群下肢正常骨與關(guān)節(jié)周圍解剖數(shù)據(jù)庫(kù)的建立》，得出下肢各關(guān)節(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)，并據(jù)此得出本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)各關(guān)節(jié)尺寸，如表格2所示，腰寬30cm,腰高15cm,大腿長(zhǎng)30cm,小腿長(zhǎng)30cm,腳高5cm。
[0052]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括腰、髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿、腳七部分，共13個(gè)DOF自由度，其中，腰部(Fl):3X1D0F，雙髖關(guān)節(jié)(F2、F3): 3 X 2D0F,雙膝關(guān)節(jié)(F4、F5):1 X 2D0F,雙腳踝關(guān)節(jié)(F6、F7): 2 X IDOF ； 該系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)及氣罐(I)、上身支架(2)、腰部上端連接軸承(3)、腰部支柱(4)、腰部下端連接軸承(5)、腰部支架￠)、髖關(guān)節(jié)連接軸承(7)、機(jī)器人大腿(8)、機(jī)器人膝關(guān)節(jié)(9)、機(jī)器人小腿(10)、機(jī)器人踝關(guān)節(jié)(11)、機(jī)器人腳部(12)、氣動(dòng)人工肌肉(M1)-(M16)、彈簧(S1)-(S12)、快速接頭(J1)_(J7)、接口(jl)-(jl7)； 空氣壓縮機(jī)及氣罐(I)安裝在上身支架(2)上，上身支架2與腰部支架￠)中間通過(guò)腰部上端連接軸承(3)、腰部支柱(4)、腰部下端連接軸承(5)連接，其中腰部支柱(4)與上身支架(2)通過(guò)腰部上端連接軸承(3)連接，腰部支柱(4)與腰部支架(6)通過(guò)腰部下端連接軸承(5)連接，機(jī)器人大腿(8)通過(guò)髖關(guān)節(jié)連接軸承(7)與腰部支架(6)相連，機(jī)器人大腿(8)與機(jī)器人小腿(10)通過(guò)機(jī)器人膝關(guān)節(jié)(9)相連，所述機(jī)器人小腿(10)與機(jī)器人腳部(12)通過(guò)機(jī)器人踝關(guān)節(jié)(11)相連； 氣動(dòng)人工肌肉(M1)-(M16)作為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，在該仿人機(jī)構(gòu)中總共16根，其中，腰部4根即氣動(dòng)人工肌肉a(Ml)、氣動(dòng)人工肌肉b(M2)、氣動(dòng)人工肌肉c(M3)、氣動(dòng)人工肌肉d(M4)，雙髖關(guān)節(jié)3X2根即氣動(dòng)人工肌肉e(M5)、氣動(dòng)人工肌肉f(M6)、氣動(dòng)人工肌肉g(M7)、氣動(dòng)人工肌肉h(M8)、氣動(dòng)人工肌肉i(M9)、氣動(dòng)人工肌肉g(M10)，雙膝關(guān)節(jié)1X2根即氣動(dòng)人工肌肉k(Mll)、氣動(dòng)人工肌肉I (M12)，雙腳踝關(guān)節(jié)2X2根即氣動(dòng)人工肌肉m (M13)、氣動(dòng)人工肌肉η (Μ14)、氣動(dòng)人工肌肉ο (Μ15)、氣動(dòng)人工肌肉ρ (Μ16)；彈簧(S1)-(S12)與氣動(dòng)人工肌肉(M5)-(M16)相匹配，共同約束其俯仰、橫滾和偏航方向的三個(gè)自由度；上身支架(2)與腰部支架￠)中間兩側(cè)分別對(duì)稱有氣動(dòng)人工肌肉a(Ml)、氣動(dòng)人工肌肉b (M2)與氣動(dòng)人工肌肉c (M3)、氣動(dòng)人工肌肉d(M4)，其中氣動(dòng)人工肌肉a(Ml)、氣動(dòng)人工肌肉b(M2)斜交叉布置，氣動(dòng)人工肌肉c(M3)、氣動(dòng)人工肌肉d(M4)斜交叉布置；氣動(dòng)人工肌肉e(M5) —端連接腰部支架(6)上，另一端連接在右大腿一側(cè)面上，彈簧(SI)沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)橫滾運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉f(M6) 一端連接腰部支架(6)上，另一端連接在右大腿正面上，彈簧(S2)沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)偏航運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉g(M7) —端連接腰部支架(6)上，另一端連接在右大腿另一側(cè)面上，彈簧(S3)沿右大腿對(duì)稱布置在其另一端，形成約束右大腿髖關(guān)節(jié)俯仰運(yùn)動(dòng)方向的約束，共同組成三個(gè)自由度的約束；同樣，氣動(dòng)人工肌肉h(M8)、氣動(dòng)人工肌肉i(M9)、氣動(dòng)人工肌肉j (MlO)與彈簧d(S4)、彈簧e (S5)、彈簧f(S6)相匹配，設(shè)置在左大腿與腰部支架￠)的髖關(guān)節(jié)處，共同組成俯仰、橫滾和偏航三個(gè)自由度的約束； 氣動(dòng)人工肌肉k(Mll) —端連接在右大腿正面上，另一端連接在右小腿正面上，中間為右膝關(guān)節(jié)，彈簧g(S7)對(duì)稱布置在右膝關(guān)節(jié)的另一側(cè)，共同形成一個(gè)自由度的約束；同理，氣動(dòng)人工肌肉1(M12)、彈簧h(S8)設(shè)置在左膝關(guān)節(jié)處，共同形成一個(gè)自由度的約束； 氣動(dòng)人工肌肉m(M13)、氣動(dòng)人工肌肉n(M14)、彈簧i (S9)、彈簧j (SlO)設(shè)置在右腳踝關(guān)節(jié)處，氣動(dòng)人工肌肉m(M13) —端與右小腿側(cè)面相連，另一端與右腳踝關(guān)節(jié)側(cè)面相連，彈簧i(S9)對(duì)稱布置在右腳踝關(guān)節(jié)另一側(cè)面上，形成約束右腳踝關(guān)節(jié)的橫滾運(yùn)動(dòng)方向的約束；氣動(dòng)人工肌肉n(M14) —端與右小腿正面相連，另一端與右腳踝關(guān)節(jié)正面相連，彈簧j (SlO)對(duì)稱布置在右腳踝關(guān)節(jié)另一側(cè)面上，形成約束右腳踝關(guān)節(jié)的俯仰運(yùn)動(dòng)方向的約束；同理，氣動(dòng)人工肌肉O (M13)、氣動(dòng)人工肌肉P (M16)、彈簧k(Sll)、彈簧I (S12)設(shè)置在左膝關(guān)節(jié)處，共同形成兩個(gè)個(gè)自由度的約束； 氣動(dòng)人工肌肉(Ml)-(Mie)的控制是通過(guò)主控芯片控制電磁閥，從而控制空氣壓縮機(jī)及氣罐I對(duì)氣動(dòng)人工肌肉(Ml)-(M16)的進(jìn)氣量與出氣量控制，上述連通電磁閥與氣動(dòng)人工肌肉(Ml)-(M16)的是快速接頭(Jl) _(J7)，具體而言，快速接頭(Jl) _(J7)中，(Jl)為七通快速接頭a，(J2)、(J3)是五通快速接頭b、五通快速接頭c，(J4)、(J5)、(J6)、(J7)、(J8)是三通快速接頭d、三通快速接頭e、三通快速接頭f、三通快速接頭g，從而實(shí)現(xiàn)將氣源中的氣體輸送到各個(gè)關(guān)節(jié)處；主控芯片通過(guò)氣管連通快速接頭的接口(jl)，而接口(j2)-(jl7)分別連接電磁閥。
2.一種基于氣動(dòng)人工肌肉的雙足仿人機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:該方法控制系統(tǒng)采用主控芯片控制電磁閥，進(jìn)而控制底層氣動(dòng)人工肌肉的收縮；其特征在于主控芯片安裝在機(jī)器人上，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人行走的自主控制，安裝在機(jī)器人身上的傳感器則將機(jī)器人步態(tài)數(shù)據(jù)反饋給主控芯片，在行走控制算法方面，控制器采用基于邏輯狀態(tài)的控制方法，將機(jī)器人的行走過(guò)程分為幾個(gè)不同的邏輯階段；在每個(gè)控制周期，控制器根據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人狀態(tài)所處的邏輯階段，并根據(jù)機(jī)器人的具體姿態(tài)計(jì)算出相應(yīng)的控制量。
【文檔編號(hào)】B62D57/032GK104401419SQ201410690111
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】龔道雄, 孫曉英, 付龍, 王寶平, 杜雨謙 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)