关于双足机器人的设计与研究
双足行走机器人知识点总结
双足行走机器人知识点总结一、概述双足行走机器人是一种仿生机器人，模拟人类的行走方式，具有独特的工作原理和技术特点。
双足行走机器人的出现，不仅是人工智能和机器人技术的进步，也是对人类步行机理的深入研究和模拟。
双足行走机器人在军事、医疗、救援、娱乐等领域有着广泛的应用前景，具有较高的研究和开发价值。
本文将对双足行走机器人的相关知识点进行总结，包括其工作原理、技术特点、应用领域、研究进展等方面的内容。
二、工作原理双足行走机器人的工作原理主要包括下面几个方面：1. 仿生学原理双足行走机器人的设计初衷是模拟人类的行走方式，因此其工作原理主要受到仿生学的影响。
通过对人类步行过程和髋关节、膝关节等关节运动原理的研究，获得了双足行走机器人的灵感和设计方向。
2. 动力学原理双足行走机器人的行走是由电动机、液压系统或气动系统提供动力，通过控制步进和踢腿的方式，实现机器人步态的模拟。
通过对机械结构的精确设计和动力学方程的优化计算，提高了双足行走机器人的步行效率和稳定性。
3. 控制原理双足行走机器人的控制系统是其核心技术之一，包括硬件控制和软件控制两方面。
在硬件控制方面，采用传感器检测地面状态和机器人姿态，实现对机器人动作的精确控制；在软件控制方面，采用运动规划和动力学优化算法，实现机器人稳定行走和适应不同地形的能力。
4. 感知与决策双足行走机器人的感知与决策系统是其智能化的重要组成部分，包括视觉、声音、激光雷达等传感器，以及路径规划、障碍避障等决策算法。
通过对环境信息的感知和对行为的决策，实现双足行走机器人在复杂环境中的稳定行走和智能导航。
三、技术特点双足行走机器人具有以下技术特点：1. 多关节结构双足行走机器人与传统的轮式机器人相比，具有更加复杂的多关节结构，可以实现更加灵活的步态和更加复杂的动作。
通过对关节结构和驱动方式的优化设计，提高了机器人的运动性能和动态稳定性。
2. 动力系统双足行走机器人的动力系统包括电动机、液压系统或气动系统，可以实现不同的步态演示和负重运输。
双足竞步机器人设计与制作技术报告
双足竞步机器人设计与制作技术报告摘要本报告介绍了双足竞步机器人的设计与制作技术。
首先介绍了双足竞步机器人的背景和应用领域，然后详细讲解了机器人的整体设计思路和关键技术，包括步行算法、动力系统、传感器系统等。
接着介绍了机器人的制作过程和各个部件的选材与制作方法。
最后，对该机器人进行了实验验证和性能评估，并提出了进一步的改进方向。
关键词：双足竞步机器人、设计、制作、技术、步行算法一、引言双足竞步机器人作为一种仿生机器人，可以模拟人类的步行方式，具有广泛的应用前景。
本报告旨在介绍双足竞步机器人的设计与制作技术，为相关领域的研究人员提供借鉴和参考。
二、双足竞步机器人的背景和应用领域双足竞步机器人是一种类似于人类的步行机器人，可以进行类似于人类的步行运动。
由于其具有良好的稳定性和灵活性，因此在许多领域有着广泛的应用前景，如医疗康复、工业生产等。
三、双足竞步机器人的整体设计思路双足竞步机器人的整体设计思路包括步行算法的设计、动力系统的设计和传感器系统的设计等。
步行算法是机器人实现类似于人类步行的关键，通过对人类步行的分析和建模，设计出合适的算法来控制机器人的步伐和平衡。
动力系统是机器人的运动能力的基础，需要选用合适的电机和驱动器来提供足够的动力。
传感器系统用于获取机器人周围环境的信息，需要选用合适的传感器并设计相应的信号处理算法。
四、双足竞步机器人的制作过程双足竞步机器人的制作过程包括选材和制作各个部件、装配和调试等步骤。
选材需要根据机器人的要求选择合适的材料，如轻量化的材料和具有良好刚度的材料。
制作部件需要基于设计图纸进行加工和制造，包括框架、关节和传动装置等。
最后进行装配和调试，确保机器人能够正常运行。
五、双足竞步机器人的实验验证和性能评估对于双足竞步机器人的实验验证和性能评估可以通过搭建仿真平台或实际制作机器人来进行。
通过与人类的步行进行对比，评估机器人的步态和平衡性能。
同时还可以测试机器人在不同地形和环境下的稳定性和适应性。
(完整版)双足竞步机器人设计与制作技术报告
中国矿业大学徐海学院双足竞步机器人设计与制作技术报告队名：擎天柱班级：电气13-5班成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽侯伟俊王胜刘利强杨光题目：双足竞步机器人任课教师：***2015 年12月双足竞步机器人设计与制作任务书班级电气13-5班学号22130263 学生姓名郭满意任务下达日期：2015年10月16 日设计日期：2015 年11 月1 日至2014年12月31日设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作设计主要内容和完成功能：1、双足竞步机器人机械图设计；2、双足竞步机器人结构件加工；3、双足竞步机器人组装；4、双足竞步机器人电气图设计；5、双足竞步机器人控制板安装；6、整机调试7、完成6米的马拉松比赛。
教师签字：摘要合仿人双足机器人控制的机构。
文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。
经过硬件设计、组装；软件设计、编写；整体调试，最终实现外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求。
本文介绍一个六个自由度的小型双足机器人的设计、调试与实现。
包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8 芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写 VC 上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。
实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。
关键词：双足机器人、机械结构目录1 系统概述 (1)2 硬件设计 (2)2.1机械结构 (2)3.2 PC 上位机调试软件设计 (4)4 系统调试 (5)5 结束语 (6)6 参考文献 (7)7 附录 (8)7.1源程序 (8)7.2相关图片 (9)1 系统概述针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，首先确定了双足双足机器人自由度。
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足双足机器人最基本的和首要的工作。
双足机器人课程设计
双足机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解双足机器人的基本结构和原理，掌握其关键组成部分及功能；2. 使学生掌握双足机器人的运动控制算法，了解不同行走模式的特点；3. 帮助学生了解双足机器人在现实生活中的应用，提高对人工智能技术的认识。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力，能够针对双足机器人进行简单的设计与调试；2. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，学会在小组合作中共同完成任务；3. 培养学生的创新思维，能够提出改进双足机器人性能的设想。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机器人技术的兴趣，培养其探究精神和学习主动性；2. 培养学生的科学素养，使其认识到科技对社会发展的推动作用，增强社会责任感；3. 培养学生遵守实验操作规范，尊重团队成员，形成良好的道德品质。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论与实际操作相结合的方式，让学生深入了解双足机器人相关知识。
学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺盛的阶段，具有一定的物理、数学和信息技术基础，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与讨论和实践活动，培养其创新精神和实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 双足机器人的基本结构：介绍双足机器人的关节、驱动器、传感器等关键组成部分及其功能；教材章节：第一章 双足机器人的结构与原理2. 双足机器人的运动控制算法：讲解双足机器人的运动学、动力学原理，介绍不同行走模式的控制算法；教材章节：第二章 双足机器人的运动控制3. 双足机器人设计与制作：引导学生学习双足机器人的设计与制作方法，包括电路设计、编程调试等；教材章节：第三章 双足机器人的设计与制作4. 双足机器人在现实生活中的应用：介绍双足机器人在医疗、救援、家庭等领域的应用案例；教材章节：第四章 双足机器人的应用与前景5. 双足机器人实践操作：安排学生进行双足机器人的组装、编程和调试，培养实际操作能力；教材章节：第五章 双足机器人实践操作6. 小组讨论与成果展示：组织学生进行小组讨论，分享学习心得，展示实践成果；教材章节：第六章 双足机器人项目实践与评价教学进度安排：课程共计12课时，每课时45分钟。
一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究
（ 西南科 技大学 制造科 学 与工程 学院 ， 阳 ６ １ １ ） 绵 ２ ０ ０
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毕业论文（设计）基于matlab的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真
诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：基于MATLAB的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：112012337学生：指导教师（含职称）：（讲师）专业负责人：1．设计的主要任务及目标1）通过查阅有关资料，了解双足型机器人主要技术参数；2）双足型机器人的腿部模型建立及运动部件设计3）利用Pro/E完成动作的仿真2．设计的基本要求和内容1）双足型机器人的腿部功能选择；2）模型的建立；3）运动的仿真4）完成毕业设计说明书的撰写3．主要参考文献[1] 孙增圻.机器人系统仿真及应[ J ].系统仿真报，1995 ，7( 3 ):23-29.[2] 蒋新松，主编.机器人学导论[ M ].沈阳：辽宁：辽宁科学技术出版社，1994.[3] 蔡自兴.机器人学[ M ].北京：清华大学出版社，2000.[4] 薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[ M ].北京：清华大学出版社，20024．进度安排设计各阶段名称起止日期1 发放毕业设计题目及选题2015.03.03—2015.03.232 查阅文献，了解研究意义，完成开题报告2015.03.24—2015.04.133 编写说明书，已完成工作，完成中期答辩2015.04.14—2015.05.044 继续编写毕业设计说明书2015.05.01—2015.06.015 提交设计说明书，完成毕业答辩2015.06.02—2015.06.22审核人：年月日基于Matlab的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真摘要：最近几年，双足仿人步行机器人发展很快，有很高的科学研究价值。
步行机器人的运动是模仿人的步行运动的形式，相比其它机器人有更好的灵活性，所以可以完成各种生活中的难度更大的任务，实用价值远高于其它机器人，当然研究难度和控制也相当复杂。
双足机器人参数设计及步态控制算法
制算法的改进方向，为未来的研究提供参考。
05
结论与展望
研究工作总结
01
参数设计优化
通过深入研究双足机器人的动力学特性和运动学要求，我们成功优化了
机器人的各项参数，包括惯性参数、连杆长度、关节角度范围等，从而
提升了机器人的稳定性和运动效率。
02
步态控制算法开发
我们开发了一种基于深度强化学习的步态控制算法，该算法能够根据不
VS
控制硬件
双足机器人的控制系统硬件需要具备足够 的计算能力和实时性能，以支持复杂的步 态控制算法和传感器数据处理。选择高性 能的处理器和专用的运动控制芯片，可以 确保机器人对行走指令的快速响应和精确 执行。
动力系统设计参数
要点一
能源供应
双足机器人的动力系统需要为其提供足够的能源供应，以 确保持续稳定的行走能力。选择合适的电池类型和容量， 以满足机器人的能量需求，并在必要时进行能源管理和优 化，以延长机器人的行走时间。
步态稳定性与优化
步态稳定性分析
通过建立机器人的稳定性判据，分析不同步态下的稳定性，为步 态控制算法提供理论指导。
最优控制
以能量消耗、行走速度等为目标函数，通过优化算法求解最优步态 控制策略，实现机器人的高效行走。
仿生学优化
借鉴生物行走的步态特征，对机器人的步态进行优化，提高机器人 在复杂环境中的行走性能。
意义
双足机器人具有人类类似的行走能力，能够在复杂地形中进行灵活移动，这对 于救援、探索等任务具有重要意义。同时，研究双足机器人也有助于我们更深 入地理解人类行走的机理。
双足机器人的应用领域
01
02
03
04
救援领域
在灾难救援场景中，双足机器 人能够跨越障碍，进入危险区
基于深度强化学习技术的双足机器人稳定行走研究
基于深度强化学习技术的双足机器人稳定行走研究近年来，随着人工智能技术的不断发展，深度强化学习技术已成为许多领域中的热门话题。
其中，基于深度强化学习技术的双足机器人稳定行走研究，备受关注。
本文将探讨这一领域的研究进展和前景。
一、双足机器人稳定行走问题双足机器人是模仿人类步态设计的机器人，随着机器人技术的发展，双足机器人已经可以用于许多领域，如救援、行业等。
但是，双足机器人在行走时经常会失去平衡，这影响了它的稳定性和可靠性。
稳定行走是双足机器人设计的重要问题。
它要求机器人不仅要能够平稳地行走，还要具备一定的适应性和反应能力，以应对不同的环境和场景。
二、深度强化学习技术在双足机器人稳定行走中的应用深度强化学习作为一种新兴的人工智能技术，已经广泛应用于机器人领域，尤其是在双足机器人稳定行走问题中得到了广泛应用。
强化学习是机器学习中的一种方法，它是通过试错的方式来学习。
与传统的机器学习不同，强化学习需要机器人不断地尝试和优化，以达到最佳结果。
深度强化学习是强化学习的一种方法，它使用深度神经网络来学习和决策。
深度强化学习技术在双足机器人稳定行走的应用主要有以下几点：1. 获得更加精准的感知信息深度强化学习技术可以帮助机器人获得更加精准的感知信息。
在行走时，机器人需要不断地感知周围的环境和地形，并根据这些信息进行调整和优化。
深度强化学习技术可以通过神经网络的学习和优化，使机器人获得更加精准的感知信息。
2. 提高机器人的决策能力深度强化学习技术可以帮助机器人提高决策能力。
在行走时，机器人需要不断地做出决策，以确保自身的稳定性和平衡性。
深度强化学习技术可以通过神经网络的学习和优化，使机器人做出更加精准的决策。
3. 提高机器人的适应能力深度强化学习技术可以帮助机器人提高适应能力。
在行走时，机器人需要适应不同的环境和场景，并做出相应的调整。
深度强化学习技术可以通过神经网络的学习和优化，使机器人适应更多的环境和场景。
三、深度强化学习技术在双足机器人稳定行走中的应用案例1. MuJoCoMuJoCo是一款基于物理仿真的双足机器人行走模拟器。
基于STM32F407的双足机器人
基于STM32F407的双足机器人双足机器人是一种仿生机器人，它具有类似人类双足行走的能力，可以在复杂的地形环境中自主行走、保持平衡。
随着科技的不断发展，双足机器人在工业生产、救灾救援、服务业等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍基于STM32F407的双足机器人的设计与制作过程。
一、STM32F407介绍STM32F407是意法半导体公司推出的一款32位高性能微控制器，它采用ARM Cortex-M4内核，主频可达168MHz，具有丰富的外设资源和强大的计算能力。
STM32F407具有丰富的接口，如通用并行接口(GPI)、通用同步/异步串行接口USART)、通用串行接口GUS)、SPI、I²C、SDIO、ADC等，可以满足双足机器人在控制、通信、传感器等方面的需求。
二、双足机器人的设计思路双足机器人的设计思路是模仿人类行走的方式，通过不断调整身体姿态和腿部关节的运动来保持平衡。
在双足机器人的设计中，需要考虑机械结构、动力系统、传感系统和控制系统等多个方面。
在本设计中，我们采用STM32F407作为控制核心，利用其丰富的接口资源和强大的计算能力，配合相关模块和传感器，完成双足机器人的设计与制作。
三、双足机器人的硬件设计1. 机械结构设计双足机器人的机械结构设计是整个项目的基础，它直接影响机器人的稳定性和可行性。
我们采用了轻质材料制作机械结构，并通过CAD软件进行设计，确保结构的合理性和稳定性。
2. 动力系统设计双足机器人的动力系统设计包括电机、电机驱动器、电源系统等部分。
我们选用了高效的直流无刷电机作为动力源，并配合合适的电机驱动器和电源系统，保证机器人的稳定性和运动性能。
3. 传感系统设计双足机器人的传感系统设计包括姿态传感器、接触传感器、视觉传感器等部分。
在本设计中，我们利用了三轴加速度计和陀螺仪传感器来获取机器人的姿态信息，利用触摸传感器来检测机器人的接触状态，同时结合视觉传感器进行环境感知和障碍物识别。
复杂路况下双足机器人稳定行走的设计与研究
关键词 ： 双足机器人 ； 稳定行走 ； 复 杂路 况
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ３ ０ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） １ ６ — ３ ８ ４ ５ — ０ ５
Ｕｎ ｄｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ Ｃｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ Ｒｏ ａ ｄ Ｗａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｂｉ ｐ ｅ ｄ Ｒｏ ｂ ｏ ｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
由度双足机器人 Ｋ Ｄ Ｗ一 １ 等。 本文在 参考 国内外相关研 究的基础上 ， 设计 了能在 一般 路面上稳定行走 的双足机器人 ， 以Ａ Ｔ ＭＥ Ｌ 公 司的Ａ ｔ ｍ ｅ ｇ ａ １ ２ ８ 为核心设
ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｆ ｅ ｅ ｔ ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｔ Ｏ ｒ ｅ ａ ｌ — — ｔ ｉ ｍｅ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｐ ｏ ｓ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｅ ｖ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ —
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双足竞步机器人的原理与设计
双足竞步机器人的原理与设计发布时间：2021-01-14T07:21:03.931Z 来源：《中国科技人才》2020年第23期作者：裴爱岭[导读] 本文主要介绍了单电机双足竞步机器人的设计与调试。
根据人类的行走方式与已有仿人机器人的行走步态进行简单的规划，设计出简化结构模型，以此为基础进行了适当调整和整体规划，逐步设计出符合单电机双足竞步机器人，通过反复的调试与和验证，最终使得机器人能顺利的完成3米跑道的竞步任务。
威海职业学院山东威海 264210摘要：为提高高职院校机器人技术专业学生的专业技能与动手能力，设计一款双足竞步机器人，双足步行机器人体积相对较小，对非结构性环境具有较好的适应性，避障能力强，移动盲区小等优点，本文主要介绍了单电机双足竞步机器人的设计与调试。
根据人类的行走方式与已有仿人机器人的行走步态进行简单的规划，设计出简化结构模型，以此为基础进行了适当调整和整体规划，逐步设计出符合单电机双足竞步机器人，通过反复的调试与和验证，最终使得机器人能顺利的完成3米跑道的竞步任务。
关键词：单电机双足机器人；步态规划；整体优化序言机器人诞生对人类的生产模式的变革起了很大的推动作用，已经广泛应用在多个行业乃至多个领域，影响着人们衣食住行日常生活的方方面面。
从航空宇航、工厂应用到家居生活有很多的机器人产品，例如，军用防爆机器人、医疗机器人、儿童智能家教机器人等，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当前许多前沿领域的技术。
机器人产业在国内外均发展比较迅猛，随着电子技术的飞速发展，智能机器人在多个领域代替人类完成无法完成的作用。
同时张红霞老师在《国内外工业机器人发展现状与趋势研究》[1]中说道：“自2009年以来，中国机器人市场持续快速增长，工业机器人年均增长速度超过40%，到目前为止，中国工业机器人市场份额约占全球市场的1/5；以教育、清扫等为代表的服务机器人在国内也在逐步进入市场。
双足竞步机器人设计与制作技术报告模板
双足竞步机器人设计与制作技术报告模板一、引言二、设计原理1.步态模拟双足竞步机器人的关键技术之一是步态模拟。
通过传感器和控制算法，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。
这一设计原理是基于人体力学和动力学的研究，通过对关节和肌肉的仿真，实现了机器人的步态模拟。
2.传感器和控制系统双足竞步机器人需要通过传感器来感知外界环境，并通过控制系统来进行运动控制。
常用的传感器包括倾斜传感器、力/力矩传感器和视觉传感器等，用于测量机器人的倾斜角度、步态力矩和周围环境。
控制系统则是根据传感器测量的数据进行计算和控制的核心部分，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
三、制作过程1.机械结构设计双足竞步机器人的机械结构设计是机器人制作的重要环节。
由于机器人需要模拟人类的步态，机械结构需要能够实现人类步态的运动。
常用的设计原理包括杆件模型、连杆模型和刚体模型等，通过在设计中考虑杆件的长度、角度和连接方式等因素，实现机器人的步态运动。
2.电子系统设计3.软件系统设计双足竞步机器人的软件系统设计主要包括控制算法和用户界面设计。
控制算法需要根据机器人的步态模拟原理进行编写，实现机器人的稳定行走和竞速。
用户界面设计则是为了方便用户对机器人进行操作和控制，常用的设计方式包括图形界面和命令行界面等。
四、实验结果与分析经过设计和制作，我们成功地完成了一台双足竞步机器人，并进行了相关实验。
实验结果表明，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。
同时，机器人还能够进行竞速比赛，并达到了预期的速度。
然而，我们也发现了一些问题。
首先，机器人在不同地形下的稳定性仍然有待提高，特别是在不平坦的地形上。
其次，机器人的竞速能力还有待改善，我们计划在之后的研究中进一步优化机器人的设计和控制算法。
五、总结通过本次的设计与制作，我们对双足竞步机器人的设计与制作技术有了更深入的了解。
步态模拟、传感器和控制系统、机械结构设计、电子系统设计和软件系统设计等都是构成双足竞步机器人的重要技术。
双足机器人设计及步态规划研究
收稿 日期：２ ０ １ ２ －１ １ －１ ２ 基金项 目：国家 自然科学基金 （ ５ ０ ９ ７ ５ ２ ０ ４ ）；天津科技大学实验室开放基金 （ １ １ ０ １ Ａ ２ ０ ２ ） 作者简介：王新亭 （ １ ９ ７ ８一 ），男，山东武城人 ，讲 师，硕士 ，研究方 向为人机工程学 、计算机辅助工业 。
【 ５ Ｏ 】 第３ ５ 卷
第２ 期
２ ０ １ ３ — ０ ２ （ 上）
务ｌ 注 訇 似
建模 ，本文 主要讨论 前 向运动 的步态规 划 问题 。 双 足 机 器 人 的一 个 完 整 的 行 走 周 期 可 分 为 双 腿 支 撑 阶 段 和 单 腿 支 撑 相 阶 段 。在 双 腿 支 撑 阶 膝 关 节 运动 角 度 保 持 不 变 ，髋 关 节从 初 始 位 置 开 始 向前 摆 动 到 终 止 位 置 ， 运 动 到 图４ （ Ｃ ）所 示位
务ｌ 匐 似
双足机器人设计 及步态规划研究
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ ｏｎ ｄｅｓｉ ｇｎ ａｎｄ ｇａｉ ｔ ｐｌ ａｎｎｉ ｎｇ ｏｆ ｂｉ ｐｅｄ ｒ ｏｂｏｔ
王新亭。 ，张峻霞‘ ，尹立苹
Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ｎ ． ｔ ｉ ｎ ｇ。 ． ＺＨＡＮＧ Ｊ ｕ ｎ ． ｘ ｉ ａ。 ， Ｙｌ Ｎ Ｌ ｉ － ｐ ｉ ｎ ｇ
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ ２ （Ｅ ） ． １ ４
０ 引言
双 足 机 器 人 采 用 单 、双 足 交 替 支 撑 的 运 动 方
式 ，拥 有 较 好 的 灵 活 性 及地 面 环 境 适 应 能 力 ，具
代 表 性 的 先 进 智 能机 器人 ，其 技 术 是 当今 机 器 人 研 究领域 中的一 个重要 分 支ｕ 。
液压驱动双足机器人运动系统设计与控制
控制系统方案设计
控制策略制定
根据双足机器人的运动需 求，制定合适的控制策略 ，包括步态规划、运动控 制、传感器数据处理等。
控制系统硬件
选择合适的控制系统硬件 ，包括控制器、传感器、 执行器等，以满足控制策 略的要求。
软件系统开发
根据控制策略和硬件配置 ，开发相应的软件系统， 实现机器人的运动控制和 数据处理。
运动系统的数学模型建立
基于牛顿-欧拉方程建立运动系统的数学模型，用于描述机器人各关节的运动状态 和相互关系。
考虑机器人的几何学、运动学和动力学特性，将机器人的运动表示为一系列关节 角度的函数。
通过数学建模，可以精确地预测机器人的运动行为，为后续的控制算法设计提供 基础。
运动系统的动力学分析
对液压驱动双足机器人的运动 系统进行动力学分析，以了解 各关节在运动过程中的受力情 况。
在实验过程中，机器人对外部环境的感知和决策主要依赖于预先设定的 算法和规则，未来可以加强机器人的自学习和自适应能力，提高其对新
环境的适应性和应变能力。
目前机器人的液压驱动系统仍存在一定的能耗和效率问题，未来可以进 一步研究低能耗、高效率的驱动系统，提高机器人的续航能力和实用性 。
应用前景和发展方向
制。
通过控制算法的设计，可以实 现液压驱动双足机器人的稳定 行走、转向、跳跃等复杂运动
。
04
液压驱动双足机器人运动 系统实验验证
实验平台搭建
1 2
液压驱动双足机器人搭建
根据双足机器人的机械结构和液压驱动系统的 特点，搭建实验平台。
实验硬件配置
包括液压驱动器、传感器、控制器、计算机等 硬件设备。
3
动性等方面。
控制策略研究
03
双足机器人步态仿真及腿部设计与控制
越障行走的适应性研究
障碍物识别的准确性
研究基于计算机视觉或传感器技术的障碍物识别方法，以提高 双足机器人越障行走的准确性。
腿部机构的灵活性
针对越障行走过程中，研究双足机器人腿部机构的灵活性设计， 以实现平稳、安全的越障动作。
自适应控制策略
根据障碍物的类型、大小和形状等因素，研究双足机器人的自适 应控制策略，以实现更高效、稳定的越障行走。
，延长机器人的工作时间。
稳定性和灵活性
03
腿部设计应同时保证机器人的稳定性和灵活性，以实现平稳、
灵活的运动。
常用腿部设计方案
01
两段式腿
两段式腿是一种常见的双足机器人腿部设计方案，由大腿和小腿组成
，通过关节连接。这种设计具有结构简单、易于控制等优点。
02 03
三段式腿
三段式腿是一种更为复杂的双足机器人腿部设计方案，由大腿、膝盖 和小腿组成，通过两个关节连接。这种设计具有更大的灵活性，能够 适应更复杂的地形和运动需求。
实验环境
实验平台设在一个模拟各种地形和环境的实验室环境中 ，以便对机器人的适应性和性能进行全面测试。
实验结果展示及分析
步态仿真
通过在实验平台上模拟不同种 类的步态，如步行、奔跑和跳 跃，研究人员可以观察到双足 机器人在不同运动状态下的性
能表现。
腿部设计与控制
通过调整机器人的腿部结构和 控制策略，研究人员观察到机 器人在不同地形和环境中的适
01
双足机器人步态仿真是通过计 算机模拟双足机器人的行走过 程，以评估机器人的稳定性、 效率和安全性。
02
步态仿真基于生物学原理，将 机器人的腿部机构简化为生物 体的腿部结构，并模拟其运动 过程。
03
两足步行椅机器人的设计与研究
人 ［ ． 台机 器 人 腿 部 设 计 类 似 于 鸟 类 的下 肢 ， ６这 ］ 在 载人 的情 况下 实现 了较 为灵 活 的前 进 和 拐弯 ， 其 但 体积 庞大 ， 坐 的人 左 右摇 晃 ， 乘 而且 只能 在平整 地 面
Ｔｏｍ ａ ｅｓ ｓｅ ｄ ｉｎｍ ｏ ｅｅｆｃｅ ｔａ ｄｒ ｌ ｂ ｅ ｔｏ ｏ ｐ ｔｒｓ ｕａｉｎ ｒ ａｒｅ ｕ ． ｋ ｙ ｔｍ ｅ ｇ ｒ ｆｉｉｎ ｅｉ ｌ，ａｌ ｆｃｍ ｕ ｅ ｉ ｌｔ ｓａ ｅｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｓ ｎ ａ ｏ ｍ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｗａ ｋ ｎ ｈ ｉ ｏ ｏ ；ｇ ｉ ；ｂ ｐ ｄ ｒ ｂ ｔ ｌｉｇ ｃ ａｒｒ ｂ ｔ ａ ｔ ｉ ｅ ｏ ｏ
要提高下肢残 障人 的生活质量 ， 首先要解决其 在 日常环 境 中能 自由移 动 的 问题 ． 着两 足 步 行 机 随 器人 研究 的快 速 进 展 ［ ３， １ ］ 日本 研 究 人 员提 出 了一 － 种新的解决方案 ， 他们从研制两足步行 机器人技术 和经验 出发 ， 计 可 以载人 的两足 步行 机器 人 ．０３ 设 ２０ 年底 ， 本早稻 田大学研制成功了一台可载人 的步 日 行机 器人 ＿５． 台机 器 人 可 以乘 坐一 个 成 人 在 平 ４ 这 ’ Ｊ 整的地面上实现简单 地前 向步行 ． 其结构设计 以多
Ｉｆｒ ａｉｎａｄＥ ｃ ｉ ｌ ｎ ｎｅｉｇ， ｈ ｎｈ ｉ ｉ ｔ ｇＵｎｖｒ ｔ Ｓ ｎｈ ｉ ０ ０ ０， ｉ ） ｎｏｍ ｔ ｎ ｌ ｔ ｃ ｇ ｅｒ ｏ ｅ ｒａ Ｅ ｉ ｎ Ｓ ａ ｇ Ｊａ ｏ ｉｅｓｙ， ｈ ｇａ ０ ３ Ｃ ｎ ａ ｏ ｎ ｉ ａ ２ ｈ ａ
ARMOR-1双足竞步机器人的设计与开发
２１ ． 硬件各组件
Ａ ＲＭＯＲ一 的各组 件如 下 。 １
（１ ）舵 机 （ 量 ： ５ ｇ；减 速 比 ： １ ２ ４；输 入 电 压 ： 重 ５ ／５
７￣Ｏ Ｖ ｌＶ；最 大扭 矩 ：１ｋ ｆ ｍ～ ６５ ｇ． ２ ｇ． １．ｋ ｆ ｍ；转 ｃ ｃ
速 ：０２ ９ ／ ０ ￣ １ ６／ ０ ） ； （ ．６ ｓ ６ 。 ０ ９ ｓ ６ ｏ ２）锂 电池
Ａ ＲＭＯＲ一１ 大尺 寸 为 １０ ｍ （ ） ×１３ ｍ （ ） Ｘ２ ０ 最 ６ｒ ａ 长 ０ｒ ａ 宽 ４ ｍｍ
（ ），重量 为０ ｋ 。 高 ． ｇ ９
（ 叉足 脚板 ）； （ １ 压 重 ； （ ２ ｕ型结 构 交 １） １）
２２硬 件结构 组装 ．
Ａ Ｍ ＯＲ－ 的组 装思 路如 下 ： Ｒ ．１ 一
ｕ型结 构一 侧 。
铝 片１（ 上片 ）：保护电池和控制板
铝片２（ 下片 ）：与舵机连接
囵
２ １ 年７ Ｊ０ ｌ 《 ０ ｏ ，３ Ｅ 机器人技术与应用 》 ３ Ｅ ５
螺 丝
电池 和控 制板 ； （ ）铝片 ２（ 片 ）：与舵 机 连 ５ 下
１ 号板
脚 底板
２ 号板
交叉足脚板
（ ）脚板 上用 压重 物调 节 翻转 时的 重心 。 ３ （ 为 了减 轻 机器 人 主板 落 地 时 的冲 力 ，在 左上面 的铝 片粘 ４）
贴泡 沫 。
Ａ ＭＯ Ｒ Ｒ一１ 的装配 过程如 下 ：
（ ）连舵机 ，用 １ 板作 为 关节连 接两 个 舵机 。 １ 号
舵 机
（ ２３ ２ ０ ｍ ）； （ ）控 制板 ； （ ）铝 片 １（ 片 ）：保护 １． Ｖ ００ Ａ ３ ４ 上
毕业设计(论文)-双足智能机器人的设计与实现模板
1 引言机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果，已经广泛应用于国民生产的各个领域，并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化，影响着人们生活的方方面面。
对于步行机器人来说，它只需要模仿人在特殊情况下(平地或己知障碍物)完成步行动作，这个条件虽然可以使机器人的骨骼机构大大降低和简化，但也不是说这个系统就不复杂了，其步行动作一样是高度自动化的运动，需要控制机构进行复杂而巧妙地协调各个关节上的动作。
双足机器人的研究工作开始于上世纪60年代末，只有三十多年的历史，然而成绩斐然。
如今已成为机器人领域主要研究方向之一。
最早在1968年，英国的Mosher．R 试制了一台名为“Rig”的操纵型双足步行机器人[1]，揭开了双足机器人研究的序幕。
该机器人只有踝和髋两个关节，操纵者靠力反馈感觉来保持机器人平衡。
1968~1969年间，南斯拉夫的M.Vukobratovic提出了一种重要的研究双足机器人的理论方法，并研制出全世界第一台真正的双足机器人。
双足机器人的研制成功，促进了康复机器人的研制。
随后，牛津大学的Witt等人也制造了一个双足步行机器人，当时他们的主要目的是为瘫痪者和下肢残疾者设计使用的辅助行走装置。
这款机器人在平地上走得很好，步速达0.23米/秒。
日本加藤一郎教授于1986年研制出WL－12型双足机器人。
该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动,在躯体的平衡作用下，实现了步行周期1.3秒，步幅30厘米的平地动态步行。
法国Poitiers大学力学实验室和国立信息与自动化研究所INRIA机构共同开发了一种具有15个自由度的双足步行机器人BIP2000，其目的是建立一整套具有适应未知条件行走的双足机器人系统。
它们采用分层递解控制结构，使双足机器人实现站立、行走、爬坡和上下楼梯等。
此外，英国、苏联、南斯拉夫、加拿大、意大利、德国、韩国等国家，许多学者在行走机器人方面也做出了许多工作。
国内双足机器人的研制工作起步较晚。
双足舞蹈机器人
双足舞蹈机器人在科技飞速发展的今天，机器人的身影已经出现在我们生活的各个角落。
从工业生产线上的机械臂，到家庭服务中的智能助手，机器人的应用越来越广泛。
而在众多机器人类型中，双足舞蹈机器人以其独特的魅力和挑战性吸引了众多科研人员和技术爱好者的目光。
双足舞蹈机器人，顾名思义，是一种能够像人类一样用双足进行舞蹈动作的机器人。
它不仅仅是机械与电子的结合，更是融合了计算机科学、控制理论、人工智能等多个领域的知识和技术。
要实现双足舞蹈，机器人首先需要具备稳定的站立和行走能力。
这就要求其身体结构和关节设计要极其精巧。
它的腿部结构通常由多个关节组成，每个关节都需要能够精确地控制角度和力度，以实现平稳的步伐和姿态调整。
同时，为了保持平衡，机器人还需要配备各种传感器，如陀螺仪、加速度计等，实时感知自身的姿态和运动状态，并将这些信息反馈给控制系统，从而及时做出调整。
在控制方面，双足舞蹈机器人的难度也不容小觑。
与传统的轮式或履带式机器人不同，双足行走的动态平衡控制是一个非常复杂的问题。
为了让机器人能够像人类舞者一样优雅地舞动，控制系统需要精确计算每个关节的运动轨迹和力量输出，并且要能够快速响应外界环境的变化。
这需要强大的计算能力和高效的算法支持。
除了硬件和控制技术，双足舞蹈机器人的舞蹈动作设计也是关键之一。
这不仅需要对舞蹈艺术有深入的理解，还需要将舞蹈动作转化为机器人能够执行的指令。
设计师们需要考虑机器人的身体限制和运动能力，同时还要融入舞蹈的韵律、节奏和情感表达。
通过精心编排动作序列，让机器人展现出优美的舞姿和独特的艺术魅力。
双足舞蹈机器人的发展并非一蹴而就，它经历了漫长的研究和试验过程。
早期的尝试往往只能实现简单的行走动作，而且动作生硬、不连贯。
但随着技术的不断进步，如今的双足舞蹈机器人已经能够完成各种复杂的舞蹈动作，甚至可以与人类舞者进行互动表演。
双足舞蹈机器人的出现，不仅仅是科技的成果展示，更具有多方面的重要意义。
双足机器人平衡原理_理论说明以及概述
双足机器人平衡原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述双足机器人作为一种重要的先进机器人形态，在近年来得到了广泛的关注和研究。
它在模仿人类步态、实现稳定行走等方面具有巨大潜力，被视为未来机器人技术发展的重要方向之一。
本文旨在介绍双足机器人平衡原理及其相关理论，深入探讨双足机器人平衡控制算法、传感技术和动力学模型等核心内容。
通过对这些关键问题的讨论，可以更好地理解双足机器人的运动特性和平衡能力，并为实际应用场景提供指导。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分。
首先是引言部分，介绍了文章的背景和目的，并概述了后续各章节内容安排。
其次是双足机器人平衡原理部分，重点探讨了基本原理、控制算法和传感技术等关键要素。
接下来是理论说明部分，详细阐述了双足机器人的动力学模型、平衡控制策略以及环境感知与反馈调整等内容。
然后是实际应用场景分析部分，具体探讨了双足机器人在工业生产领域和医疗康复领域的现有应用，并对未来发展趋势和挑战进行了展望。
最后是结论与展望部分，总结了本文的主要内容，并对双足机器人的发展前景进行了探讨。
1.3 目的本文的目标是全面介绍双足机器人平衡原理及其相关理论，从而加深对双足机器人技术的理解和认识。
通过对基本原理、控制算法和传感技术等方面的探讨，可以帮助读者更好地了解双足机器人在平衡控制方面的工作原理。
同时，通过分析实际应用场景和未来发展趋势，可以指导双足机器人技术在各个领域中的应用和创新。
最终，本文旨在促进双足机器人技术的发展，推动其在工程实践中发挥更大的作用。
2. 双足机器人平衡原理双足机器人的平衡是指在各种环境和运动条件下，保持自身稳定的能力。
为了实现双足机器人的平衡，需要借助基本原理、控制算法和传感技术等多个方面的知识。
2.1 基本原理双足机器人平衡的基本原理是仿生学中的"动态步态"，即通过不断调节步长、步频以及中心点位置等参数，使得机器人在行走过程中能够实现平稳的姿态。
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关于双足机器人的设计与研究
引言
机器人是一门综合性很强的学科，有着极其广泛的研究和应用领域。
机器人技术是综合计算机技术、信息融合技术、机构学、传感技术、仿生科学以及人工智能等多学科而形成的高新技术，它不仅涉及到线性、非线性、基于多种传感器信息控制以及实时控制技术，而且还包括复杂机电系统的建模、数字仿真技术及混合系统的控制研究等方面的技术。
仿人形机器人是机器人技术中的一个重要研究课题，而双足机器人是仿人形机器人研究的前奏。
步行技术是人与大多数动物所具有的移动方式，是一种高度自动化的运动，双足步行系统具有非常复杂的动力学特性，具有很强的环境适应性。
相对轮式、履带式机器人，它具有无可比拟的优越性，可进入狭窄的作业空间，也可跨越障碍、上下台阶、斜坡及在不平整的地面上工作，以及护理老人、康复医学和一般家庭的家政服务。
另一方面，由于双足机器人具有多关节、多驱动器和多传感器的特点，而且一般都具有冗余的自由度，这些特点对其控制问题带来很大难度，为各种控制和优化方法提供理想的实验平台，使其成为一个令人瞩目的研究方向，因此对双足步行机器人行走规划机器控制的研究不仅具有很高的学术价值，而且具有一定的现实意义。
以小型双足机器人的设计为重点，介绍一款小型双足机器人的设计，包括自由度配置，动力源核材料选择，并针对所设计的机器人进行静态步行规划。
1 小型双足机器人本体设计作为一种双足机器人研究平台，要求所设计的机器人能够满足研究者对双足机器人的基本要求，即机器人具备稳定行走的能力，为研究双足机器人的行走方法步态规划提供平台。
图1为所设计的双足机器人的平面图。
机器人共有18个自由度，头部的前方和左右两侧都装有超声波传感器，用来检测障碍物，头顶装有声敏传感器，用来检测声音。
1．1 机器人自由度配置。