毕业设计(论文)机器人行走机构 文献综述
毕业设计文献综述六足步行机器人
燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：学院（系）：年级专业：学生姓名：指导教师：完成日期：一、课题国内外现状步行机器人，简称步行机 ,是一种智能型机器人 , 它是涉及到生物科学 , 仿生学 , 机构学 , 传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技 . 在崎岖路面上 ,步行车辆优于轮式或履带式车辆 .腿式系统有很大的优越以及较好的机动性 , 崎岖路面上乘坐的舒适性 ,对地形的适应能力强 .所以 ,这类机器人在军事运输 , 海底探测 , 矿山开采 , 星球探测 , 残疾人的轮椅 , 教育及娱乐等众多行业 ,有非常广阔的应用前景 , 多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。
步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个阶段[5]:第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。
第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。
第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。
闰尚彬,韩宝玲,罗庆生针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS 软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性.韩宝玲王秋丽罗庆生基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案.苏军陈学东田文罡研究六足步行机器人全方位行走步态，分析其静态稳定性；规划了典型直线行走步态和定点转弯步态，确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角；进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验。
文献综述98288
下肢康复机器人研究背景行走功能是表征人行动能力的重要标志，也是保证人进行正常独立生活的必备条件。
然而中风、脊髓损伤、颅脑外伤、多发硬化、帕金森病等原因造成的中枢性神经系统受损，会导致患者肢体出现不同程度的运动功能障碍，严重者出现全瘫或偏瘫。
患者经过最初的手术或者药物治疗之后，一部分人可以恢复到能够独立步行的程度，但是多数人会伴随一些后遗症，如运动控制能力降低、关节僵直，出现病态步态，导致患者步行过程中能量消耗过高，平衡功能下降，容易摔跤，严重影响了行动能力和生活质量[1]。
中枢神经受损患者在经过急性发病期的治疗后，其运动功能的康复主要依赖于各种康复运动疗法。
临床实践证明，急性期过后越早训练，功能康复的效果越好。
运动康复疗法的理论基础是大脑可塑性。
医学研究显示，虽然受损的神经细胞不可再生，但是神经组织可以通过功能重组或者代偿的方式，使丧失的功能重新获得，即大脑具有可塑性。
动物和人体试验均表明，针对肢体的特定功能进行主动或者被动的重复性训练，可以刺激本体感受器接受传入性冲动，导致中枢神经映射区域发生变化，促进大脑功能可塑性发生[2]。
这为机器人辅助康复训练治疗技术提供了重要的医学依据。
随着现代机器人技术发展日益成熟，机器人技术在提供长期稳定的重复性定量运动输入方面具有明显的优势。
自上个世纪90年代初，国内外研究机构开始探索将机器人技术引入到中枢神经损伤患者的康复训练中，纷纷研制和开发出各种用于上肢康复、下肢康复或者关节康复的康复训练机器人[3]。
机器人辅助运动康复训练的意义在于，不仅可将治疗人员从医患一对一繁重的治疗过程中解放出来，而且通过输入定量运动刺激，定量检测和评价手段的实现，为患者提供更为科学的康复训练模式，在保证训练安全性，提高训练效率，改善训练效果方面具有巨大的潜力和优越性，而且可为运动康复机理的研究提供平台[4]。
国内外关于上肢康复训练及局部关节康复训练机器人的研究起步较早，理论和技术相对成熟，而关于下肢康复训练机器人，研究机构主要集中在国外，国内在该方向的研究还较少。
本科毕设步行机器人文献综述
本科生毕业设计(论文)文献综述设计(论文)题目步行机器人运动学分析作者所在系别机械工程系作者所在专业机械设计制造及其自动化作者所在班级B08111作者姓名郭建龙作者学号20084011132指导教师姓名韩书葵指导教师职称副教授完成时间2012 年 2 月北华航天工业学院教务处制说明1．根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。
文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2．文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。
3．文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词，须注出全称。
4．学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。
本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。
5．文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。
文献综述应与开题报告同时提交毕业设计（论文）文献综述Quadruped walking robotAbstract:The composition of the various parts of the walking robot is givena four-legged walking robot for complex terrain structure,analysis of the gait of the robot,given way to judge the stability of the robot in this form of gait.DH transform the kinematics of the robot forms of expression.The use of software for the simulation of the walking robot kinematics,robot joint exercise in the form in this form of gait,and laid the foundation for future robot control.Keywords: r obot kinematic analysis gait stability1 MDTWR双三足步行机器人图2 微型六足仿生机器人年哈尔滨工程大学的孟庆鑫、袁鹏等进行了两栖仿生机器蟹的研究,从两栖仿生机器蟹的方案设计到控制框架构建,研究了多足步行机的单足周期运动规律,合于两栖仿生机器蟹的单足运动路线规划方法,并从仿生学角度研究了周期性节律性图3 AMBLER 图4 DANTE-II美国罗克威尔公司在DARPA资助下,研制自主水下步行机所示。
四足步行机器人文献综述
四足步行机器人文献综述移动机器人按移动方式大体分为两大类；一是由现代车辆技术延伸进展成轮式移动机器人（包括履带式）；二是基于仿生技术的运动仿生气器人。
运动仿生气器人按移动方式分为足式移动、蠕动、蛇行、游动及扑翼飞行等形式,其中足式机器人是研究最多的一类运动仿生气器人。
自然环境中有约50％的地势，轮式或履带式车辆到达不了，而这些地点如森林，草地湿地，山林地等地域中拥有庞大的资源，要探测和利用且要尽可能少的破坏环境，足式机器人以其固有的移动优势成为野外探测工作的首选，另外，如海底和极地的科学考察和探究，足式机器人也具有明显的优势，因而足式机器人的研究得到世界各国的广泛重视。
现研制成功的足式机器人有1足，2足，4足，6足，8足等系列，大于8足的研究专门少。
曾长期作为人类要紧交通工具的马，牛，驴，骆驼等四足动物因其优越的野外行走能力和负载能力自然是人们研究足式机器人的重点仿生对象。
因而四足机器人在足式机器人中占有专门大的比例。
长期从事足式机器人研究的日本东京工业大学的広濑茂男等学者认为：从稳固性和操纵难易程度及制造成本等方面综合考虑，四足机是最佳的足式机器人形式[1]，四足机器人的研究深具社会意义和有用价值。
四足机器人的研究可分为早期探究和现代自主机器人研究两个时期。
中国古代的“木牛流马”以及国外十九世纪由Rygg 设计的“机械马”，是人类对足式行走行机器的早期探究。
而Muybridge 在1899 年用连续摄影的方法研究动物的行走步态，则是人们研究足式机器人的开端。
20世纪60年代，机器人进入了以机械和液压操纵实现运动的进展时期。
美国学者Shigley（1960）和Baldwin（1966）都使用凸轮连杆机构设计了机动的步行车[2]。
这一时期的研究成果最具代表性的是美国的Mosher于19 68 年设计的四足车“Walking Truck”[3]（图1）。
80年代，随着运算机技术和机器人操纵技术的广泛研究和应用，真正进入了具有自主行为的现代足式机器人的广泛研究时期。
机器人文献综述
机器人文献综述摘要：机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。
是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。
也是一个国家工业自动化水平的重要标志。
关键词：机器人历史机器人分类移动机器人技术一、引言[1]机器人是当代自动化技术和人工智能技术发展的典型体现，也代表着制造技术发展的新水平，是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。
机器人尤其是工业机器人的广泛应用，极大提高了生产力。
目前世界上使用的机器人已有百万之多，并且次数目仍在快速增长。
其应用领域也从传统的制造业、军事应用逐步扩展到服务业、空间探索等。
二、机器人历史的发展[2]2015年，国内版工业4.0规划——《中国制造2025》行动纲领出台，其中提到，我国要大力推动优势和战略产业快速发展机器人，包括医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求。
那么机器人发展阶段又如何呢?20世纪20年代前后，捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品，使得机器人在人们的思想中成为一种无所不能的“超人”。
1954年，美国的戴沃尔制造了世界第一台机器人实验装置，发表了《适用于重复作业的通用性工业机器人》一文，并获得美国专利。
1960年，美国Unim ation公司根据戴沃尔德技术专利研制出第一台机器人样机，并定型生产U n imat e（意为“万能自动”）机器人。
毕设工业机器人运动学文献综述
机械臂的运动学分析综述前言随着工业自动化的发展，机械臂在产业自动化方面应用已经相当广泛。
机械臂在复杂、枯燥甚至是恶劣环境下，无论是完成效率以及完成精确性都是人类所无法比拟的，也因此，机械臂在人类的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。
自从第一台产业用机器人发明以来，机械臂的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制造等相关产业，向农业、医疗、服务业等领域渗透。
按照不同的标准，机器人分类方法各异。
操作性与移动性是机器人最基本的功能构成[1]。
根据机器人是否具有这两个能力对机器人进行分类，可以把机器人大体分为三大类：（1）仅具有移动能力的移动机器人。
比如Endotics医疗机器人、Big Dog、PackBot，以及美国Pioneer公司的研究型机器人P2-DX、P3-DX、PowerBot 等。
（2）仅具有操作能力的机械臂。
比如Dextre、PUMA560、PowerCube机械臂等。
（3）具有移动和操作能力的移动机械臂系统。
如RI-MAN、FFR-1、以及勇气号火星车等[2]。
机械臂作为机器人最主要的执行机构，工程人员对它的研究也越来越多。
在国内外各种机器人和机械臂的研究成为科研的热点，研究大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
机械臂或移动车作为机器人主体部分，同末端执行器、驱动器、传感器、控制器、处理器以及软件共同构成一个完整的机器人系统。
一个机械臂的系统可以分为机械、硬件、软件和算法四部分。
机械臂的具体设计需要考虑结构设计、驱动系统设计、运动学和动力学的分析和仿真、轨迹规划和路径规划研究等部分。
因此设计一个高效精确的机械臂系统，不仅能为生产带来更多的效益，也更易于维护和维修。
步行机器人 学位论文
第一章：安装步行机器人介绍步行机器人最新的产品构件无论它看起来是多么简单的，你将很快意识到这种需要两台伺服电机进行两足移动的步行机器人比两轮机器人（Boe-Bot）复杂的多，它通过机械运动和BASIC Stamp控制来实现步行机器人的行走。
实际上，步行机器人的搭建使用了许多的传感器作为反馈。
这其中包括有能观测一定距离内物体的红外线发射器及红外线检测器，还有用以观测红外线无法观测的物体的缓冲传感器（闪光脚趾），和一个用以测量倾斜参数的加速度计。
如果你耐心的调节步行机器人硬件和软件，步行机器人能完成所有滚动机器人能完成的动作。
步行机器人不仅比滚轮机器人有趣的多，而且你将发现通过学习BASIC Stamp芯片的进行编程，能更加熟练的掌握程序的编程。
通过步行机器人编程将会使你学会如何设计PBASIC程序，包括如何使用常量和变量、程序的指针以及存储数据的EEPROM（电可擦除的只读存储器）。
一个设计良好的程序标准是，能够在一些需要调整机械装置的场合中，不重新编写你的整个程序，只要通过简单的对程序进行修改就能实现你所要求的功能。
步行机器人的运动主要来自于两台伺服电机（这通常用于操纵飞机的螺旋桨）。
步行机器人两台伺服电机中，顶部的伺服电机控制双腿在机器人的重心位置两尺的范围内来回摆动，而底部的伺服电机用以机器人的前后行走。
步行机器人的腿和脚踝之间采用了一个简单的平行连接件，确保双脚平行的站在地面上。
两条腿都连接在同一个电机上，以实现一只脚向前，另一只则向后移动的行走动作。
单独的控制一个电动机，机器人能实现步行机器人的前进，后退，左转，右转等动作。
通过综合步行机器人的两台伺服电机的运动，就能实现更加协调，更加平稳的行走。
通过一个BASIC Stamp2微型控制器来控制步行机器人的伺服电机和传感器。
微控制器BASIC Stamp2是教学系统中运用很广的一种芯片，它提供了供步行机器人使用的大量的程序空间、存储空间，以及较快的处理速度。
毕业设计(论文)--管道机器人行走机构设计[管理资料]
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毕业设计（论文)--管道机器人行走机构设计摘要管道运输在我国运用比较普遍，管道长期处于压力大的恶劣环境中，受到水、油混合物、硫化氢等有害气体的腐蚀。
这些管道受蚀后，管壁变薄，容易产生裂缝，造成漏油的问题，存在重大安全生产隐患和济济损失。
因此研究工程应用中的管道机器人具有很高的实用价值和学术价值。
根据这些问题，我们设计一种新的行走机构并分析了其总体机械结构。
本文进一步介绍了当前国内外的管道机器人的发展现状并提出了一种新的管内行走机构。
它利用一个电机同时驱动均布在机架上并与管内壁用弹簧力相封闭的六个行进轮，从而实现了可以轴向直进全驱动的管内行走。
接着本论文重点对直进轮式管道机器人的运动机理和运动特征进行了分析和介绍。
根据管道机器人的设计要求选择电机，介绍了电机选择过程，对其中关键的机械部件如蜗轮蜗杆传动部件、齿轮等进行了设计。
该机器人具有较大的承载能力，可以在较高的速度下实现连续移动，由于该机构采用弹性装置支撑，所以该机构的管径适应性增大，是一种具有实用价值的移动机构形式……关键词：管道机器人；行走机构；弹性装置AbstractIn our country, pipeline transportation is very universal, and pipeline is in high pressure circumstance. Because pipes are corroded by the water, the oil mixture, the hydrogen sulfide, the noxious gas corrosion and so on. When these pipelines were corroded, their walls would become thin and result in cracks and oil leak, there is safety incipient fault in production and economic loss. So the key technology and further research development trend of in-pipe robot are discussed.According to these problems, we designed a new mobile mechanism and analyzed its machine structure. In this paper, the current states of in-pipe robot are described and a new type of mobile robot mechanism moving in pipe is presented. It uses two motor to drive six wheels which distribute symmetrically on the robot body and a wheels are pushed on the wall of pipe by spring force，so that the six driving wheels move along the axis of pipe. This kind of mobile robot mechanism has high efficiency，simple structure and easy to manufacture and to mount.Then the papers focus on direct pipeline into the wheeled robot's movement and the movement of an analysis and presentation. According to the pipeline robot design requirements choose Motors, introduced the motor selection process, of which the key mechanical components such as worm transmission parts, such as a gear design. The robot with the larger carrying capacity, can achieve higher speeds for mobile, as the agenciesadopt a flexible device support, the agency increased the diameter of adaptability, is a kind of practical value in the form of body movement.Keywords: In-pipe Robot; Mobile mechanism; Flexible device摘要IAbstract II1绪论 1128102管道机器人总体方案设计1111式 1112式 13173管道机器人的移动机构分析与设计181819动机构的原理19动机构的特点1921由度分析21度分析21析时的一些假设条件23构前进时的受力分析2427机的选择27位的设计计算29设计31选择31簧的设计3232径大小的影响32道机器人适用的管道口径334直进轮式管道机器人实体建模34343536375总结 38参考文献40致谢41附录421 绪论管道作为一种有效的物料输送手段，在一般工业、核设施、石油天然气、军事装备等领域中都得到广泛的应用，本题目要求设计一个结构紧凑的管道内行走装置，提高驱动效率。
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重庆理工大学毕业设计（论文）文献综述题目机器人行走机构设计二级学院重庆汽车学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号指导教师系主任时间评阅老师签字：机器人行走机构吴俊摘要：行走机器人是机器人学中的一个重要分支。
行走机构可以是轮式的、履带式的和腿式的等，能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。
本文从国内外的研究状况着手，介绍了行走机器人的发展历史，研究现状和发展趋势。
本文还介绍了国内最新的研究成果。
关键字：机器人行走机构发展现状应用Keyword:robot travelling mechanism developing current situation application一，前言行走机器人是机器人学中的一个重要分支。
关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。
因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。
机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。
在机器人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性的工作。
对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。
当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。
二、课题国内外现状多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。
所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。
步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个阶段:第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。
第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。
第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。
三、研究主要成果国内多足步行机器人的研究成果[1]：1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。
JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服电机分别驱动。
在进行步态研究的基础上,通过对3个自由度的协调控制,可完成单腿在空间的移动。
该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统, JTUWM-III以对角步态行走,脚底装有PVDF测力传感器,利用人工神经网络和模糊算法相结合,采用力和位置混合控制,实现了四足步行机器人JTUWM-III的慢速动态行走,极限步速为 1.7 km/h。
为了提高步行速度,将弹性步行机构应用于该四足步行机器人,产生缓冲和储能效果。
2000年,上海交通大学马培荪等对第一代形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人进行改进,开发出具有全方位运动能力的微型双三足步行机器人MDTWR[1],如图1所示。
其第一代的每条腿只有2个自由度,无法实现机器人的转向,只能进行直线式静态步行,平均行走速度为 1 mm/s。
将机体的主体部分进行改进设计,由上下两层相互平行的三叉支架组成,将六足改进为双三足,引入身体转动关节,采用新型的组合偏动SMA驱动器,使新一代的微型双三足步行机器人MDTWR具有全方位运动能力。
2002年,上海交通大学的颜国正、徐小云等进行微型六足仿生机器人的研究[1],如图2所示。
该步行机器人外形尺寸为：长30 mm,宽40 mm,高20 mm,质量仅为6.3 kg,步行速度为3 mm/s。
他们在分析六足昆虫运动机理的基础上,利用连杆曲线图谱确定行走机构的尺寸,采用微型直流电机、蜗轮蜗杆减速机构和皮带传动机构,在步态和稳定性分析的基础上,进行控制系统软、硬件设计,步行实验结果表明,该机器人具有较好的机动性。
图1 MDTWR双三足步行机器人图2 微型六足仿生机器人2003年哈尔滨工程大学的孟庆鑫、袁鹏等进行了两栖仿生机器蟹的研究,从两栖仿生机器蟹的方案设计到控制框架构建,研究了多足步行机的单足周期运动规律,提出适合于两栖仿生机器蟹的单足运动路线规划方法,并从仿生学角度研究了周期性节律性的多足步行运动的控制问题,建立了生成周期运动的神经振荡子模型。
国外多足步行机器人的研究成果[1]。
1990年,美国卡内基-梅隆大学研制出用于外星探测的六足步行机器人AMBLER[1],如图3所示。
该机器人采用了新型的腿机构,由一个在水平面内运动的旋转杆和在垂直平面内作直线运动的伸展杆组成,两杆正交。
该机器人由一台32位的处理机来规划系统运动路线、控制运动和监视系统的状态,所用传感器包括激光测距扫描仪、彩色摄像机、惯性基准装置和触觉传感器。
总质量为 3 180 kg,由于体积和质量太大,最终没被用于行星探测计划。
1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE[1],用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察,其改进型DANTE-II也在实际中得到了应用,如图4所示。
1994年,DANTE-II对距离安克雷奇145 km的斯伯火山进行了考察,传回了各种数据及图像。
图3 AMBLER 图4 DANTE-II1996~2000年,美国罗克威尔公司在DARPA资助下,研制自主水下步行机ALUV [1](Autonomous Legged UnderwaterVehicle),如图5所示。
该步行机模仿螃蟹的外形,每条腿有两个自由度,具有两栖运动性能,可以隐藏在海浪下面,在水中步行,当风浪太大时,将脚埋入沙中。
它的脚底装有传感器,用于探测岸边的地雷,当它遇到水雷时,自己爆炸同时引爆水雷。
在对昆虫步态进行研究的基础上,2000年美国研制出六足仿生步行机器人Biobot[1],如图6所示。
为了像昆虫那样在凸凹不平地面上仍能高速和灵活步行,采用气动人工肌肉的方式,压缩空气由步行机上部的管子传输,并由气动作动器驱动各关节,使用独特的机构来模仿肌肉的特性。
与电机驱动相比,该作动器能提供更大的力和更高的速度。
图5 ALUV步行机图6 Biobot日本对多足步行机的研究从20世纪80年代开始,并不断进行着技术创新,随着计算机和控制技术的发展,其机械结构由复杂到简单,其功能由单一功能到组合功能,并已研究出各种类型的步行机。
主要有四足步行机、爬壁机器人、腿轮分离型步行机器人和手脚统一型步行机器人。
1994年,日本电气通信大学的木村浩(Hiroshi Kimura)等研制成功四足步行机器人Patrush-II[2],如图7所示。
该机器人用两个微处理机控制,采用直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘,每只脚安装了两个微开关,采用基于神经振荡子模型CPG(Central Pattern Generator)的控制策略,能够实现不规则地面的自适应动态步行,显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的特点。
2000~2003年,日本的木村浩等又研制成功四足步行机器人Tekken[2],如图8所示。
该机器人用一台PC机系统控制,采用瑞士Maxon直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘,并安装了陀螺仪、倾角计和触觉传感器。
采用基于神经振荡子模型的CPG控制器和反射机制构成的控制系统,其中CPG用于生成机体和四条腿的节律运动,而反射机制通过传感器信号的反馈,来改变CPG的周期和相位输出,Tekken能适应中等不规则表面的自适应步行。
图7 Patrush-II 图8 Tekken四、行走机器人发展趋势分析首先，在国家知识产权局专利检索平台对相关专利进行了检索。
以专利的申请时间为横坐标，申请数量为纵坐标，统计了行走机器人专利的发展趋势。
图9 行走机器人专利发展趋从图9可以看出，自1990年开始到2000年，行走机器人的研究近乎空白，2001到2003年，行走机器人的研究很少，从2005年至今，行走机器人的研究数量虽然有所增加，但最多也限于5件，今后，人们将逐渐关注到行走机器人的优势，并将其应用到生活及其它方面。
下面就行走机器人研究的最新进展进行介绍和说明。
五、行走机器人的最新进展一种扶杖行走机器人[3]，包括本体与扶杖。
本体包括头部、肩膀、躯干、手部、大腿、小腿、与脚板。
头部与肩膀共轴并套设在肩膀上，且可左右转动。
肩膀下依次连接躯干、大腿、小腿及脚板。
手部连接于躯干上；扶杖连接于手部。
扶杖的底部装设万向轮。
上述机器人可以利用扶杖支撑机器人行走时的部分重量，避免全部重量集中到机器人的双腿上引起其对地面冲击过大而易发生失去平衡的问题。
一种螺旋型驱动管道行走机器人[4]，由动力驱动装置、行走导向装置以及连接这两部分的万向节(8)组成，动力驱动装置由电机(1)驱动圆形转子(5)构成，圆形转子(5)的外壁上分别安装有三组呈对称布置的轮架(2)，每组轮架(2)上再安装二个轮子(3)，其转动轴线与转子(5)的轴线呈一锐角倾斜角；而行走导向装置由一圆柱或圆筒形体(11)的外壁上安装有三组呈对称布置的导向轮架(12)组成，每组导向轮架(12)上再安装二个轮子(10)，其转动轴线与圆柱或圆筒形体(11)的轴线相互垂直。
动力驱动装置的转子(5) 上的轮架(2)和行走导向装置上圆柱或圆筒形体(11)的导向轮架(12)均为浮动体，且用弹簧(9)来产生一定的经向涨缩量使轮架(2)和导向轮架(12)上的所有轮子始终贴紧于管道的内壁。
电机驱动后能使管道行走机器人沿管道轴线方向前进或后退。
一种管道外行走机器人[5]，由动力驱动装置、行走导向装置及其连接弹性元件组合体(11)组成，动力驱动装置由筒形体(1)和筒形驱动主体(4)通过滚动轴承(3)构成一个回转体，而筒形体(1)的内壁上固定安装有一个以上的电机(2)，电机轴与筒形体(1)的轴线平行并安装有齿轮(6)；而筒形驱动主体(4)内壁的一端固定安装有一个内齿圈(5)并与齿轮(6)相啮合，在其内壁上安装一组驱动轮(8)，且其转动轴线与筒形驱动主体(4)的转动轴线呈一锐角；而行走导向装置的筒形导向主体(12)的内壁上安装有至少二组以上的导向轮(14)，其转动轴线与筒形导向主体(12)的轴线相互垂直。
安装架(7)和导向轮架(13)均为浮动体，且用弹性元件(15)来产生一定的径向涨缩量，使驱动轮(8)和导向轮(14)始终贴紧于管道(10)的外壁。