双足行走机器人发展现状及展望_阮晓钢
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展下肢康复机器人是指通过电子、机械、计算机等技术手段，对下肢受损或功能障碍的患者进行康复训练和功能恢复的助力设备。
随着人口老龄化和慢性疾病患者数量的增加，下肢康复机器人的需求正在不断增加。
现在更多的关注点在于如何提高下肢康复机器人的功能性和适用性，以更好地满足患者的康复需求。
下肢康复机器人的现状、关键技术及发展将在本文中进行详细介绍。
一、现状目前，下肢康复机器人已经广泛应用于瘫痪、截肢、骨折、脊髓损伤等患者的功能恢复训练，极大地改善了康复治疗效果。
下肢康复机器人主要包括外骨骼式康复机器人和康复辅助机器人两种类型。
外骨骼式康复机器人是一种通过外骨骼结构对患者下肢进行辅助或增强的设备，具有高度的可穿戴性，能够重塑患者受损的运动功能。
这种机器人主要通过智能控制系统结合传感器来监测患者的运动状态，实现真实感觉和精准控制，提高了患者的功能恢复效果。
目前，外骨骼式康复机器人已经在临床应用中取得了很大的成功，但仍然面临着重量、能效比和适应性等技术挑战。
康复辅助机器人是一种更加轻便、柔软的辅助设备，主要通过电机和可编程控制器来模拟健康肌肉的运动，帮助患者练习步态、重建肌肉力量和协调性。
这种机器人在康复医学中的应用潜力巨大，能够满足不同类型患者的个性化康复需求。
二、关键技术1. 动力学控制技术动力学控制技术是下肢康复机器人的核心技术之一，主要涉及到对人体运动学和动力学的建模和仿真，以及对机器人的控制算法设计和优化。
通过动力学控制技术，可以实现对患者下肢的精准控制，提高康复训练的效果和安全性。
2. 生物力学仿真技术生物力学仿真技术是指利用计算机模拟人体生物力学特征，对下肢康复机器人进行仿真和优化设计。
通过生物力学仿真技术，可以实现机器人与人体的协调运动，提高机器人的适用性和稳定性。
3. 智能控制系统智能控制系统是实现下肢康复机器人智能化的关键技术，主要包括传感器技术、人机交互技术和人工智能技术等。
机器人技术的发展现状和未来趋势预测
机器人技术的发展现状和未来趋势预测近年来，机器人技术取得了长足的发展，正在改变着我们的生活和工作方式。
从最早期的工业机器人到如今的人工智能机器人，机器人技术正不断地演进和创新。
本文将介绍机器人技术的发展现状，并展望未来的趋势。
一、机器人技术的发展现状机器人技术的发展取得了显著的成就。
目前，机器人已经应用于各个领域，包括工业制造、医疗卫生、军事防卫等。
在工业制造领域，机器人实现了自动化和高效产能，大大提高了生产效率和产品质量。
在医疗卫生领域，机器人手术系统可以进行精确操作，减少了手术风险和恢复时间。
在军事防卫领域，无人机已经成为一个重要的战略装备，用于监视、侦察和打击敌人。
而在人工智能方面，机器人正逐渐具备人类智慧的一些特征，例如语言理解、图像识别和自主学习能力。
这些技术的突破使得机器人能够更好地与人类进行沟通和合作。
比如，聊天机器人可以进行基于自然语言的对话，帮助人们解答问题和提供信息。
另外，语音助手也成为了人们日常生活中的得力帮手，例如Siri和Alexa 等。
二、机器人技术的未来趋势预测未来，机器人技术将继续推进创新和发展。
以下是几个可能出现的趋势：1. 人机协作的进一步发展：随着机器人技术的不断进步，机器人和人类之间的合作将变得更加紧密和深入。
传统意义上的机器人替代人力的时代已经过去，目前的发展方向更加注重人机协作。
人们可以与机器人共同完成一些复杂的任务，从而提高工作效率和生活质量。
2. 个性化定制的机器人服务：随着人工智能技术的发展，机器人将更好地理解人类的需求和喜好。
未来，我们可以期待个性化定制的机器人服务，例如根据个人口味和饮食习惯制定菜单的智能厨房机器人，或者能够根据个体身体情况提供定制化的健康建议的医疗机器人。
3. 机器人在教育领域的运用：随着人工智能在教育领域的广泛应用，机器人将成为一种有潜力的教育工具。
机器人可以根据学生的学习风格和节奏提供个性化的辅导和讲解，帮助学生更好地掌握知识。
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展肢体康复机器人是一种利用机电一体化技术为瘫痪患者进行下肢功能康复训练的设备。
下肢康复机器人的发展可以追溯到20世纪70年代，当时主要是针对战争伤员和意外事故导致的四肢瘫痪患者。
随着科技的不断进步，下肢康复机器人已经取得了快速发展，具备了一定的实用性和应用前景。
下肢康复机器人的现状主要体现在以下几个方面：1. 关键技术发展：（1）机械设计和控制技术：下肢康复机器人需要具备优秀的机械结构设计，能够模拟正常人的步行运动，并提供足够的力量和守恒性能。
自适应机械控制和电机驱动也是关键技术。
（2）传感技术：对于下肢康复机器人而言，精确的姿态感知和环境感知是非常重要的。
通过使用多种传感器，如力传感器、陀螺仪、加速度计等，可以实时监测患者的动作和重心平衡状况。
（3）智能控制技术：智能控制是下肢康复机器人的核心技术之一。
利用人机交互、机器学习和自适应控制等方法，可以满足个性化的康复训练需求，并使机器人能够适应患者的运动变化。
（4）仿生学技术：针对下肢康复机器人，仿生学技术可以提供一些灵感。
模仿正常人的运动方式和步态，改善机器人与患者之间的协同运动，提高训练效果。
2. 发展现状：目前，下肢康复机器人已经开始广泛应用于临床康复实践中。
市面上已经有一些商用产品，如美国KinetiCraft的Lokomat、以色列ReWalk Robotics的ReWalk、日本Cyberdyne的HAL等。
这些产品在降低康复训练的工作量、提高康复效果、减少人工费用等方面都取得了一定的效果。
除了商用产品，也有很多学术机构和研究团队致力于下肢康复机器人的研究与开发。
美国麻省理工学院的Biomechatronics研究组、德国马普学会的Humanoid and Intelligence Systems研究组等。
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展下肢康复机器人是一种利用机械装置和控制系统来帮助下肢功能障碍患者进行运动康复的设备。
随着科技的不断进步，下肢康复机器人在康复医疗领域的应用愈发广泛，成为了许多下肢功能障碍患者进行康复训练的重要工具。
本文将简要介绍下肢康复机器人的现状、关键技术及其发展趋势。
下肢康复机器人的现状在传统的下肢康复治疗中，康复治疗师需要耗费大量的时间和精力去进行手动的康复训练，这不仅效率低下，而且受治疗师个人水平的影响较大。
而下肢康复机器人的出现，有效地解决了这一问题。
下肢康复机器人能够实现高度可控的康复训练，能够根据患者的情况进行精准的康复训练，大大提高了康复训练的效率和效果。
目前，下肢康复机器人已经在康复医疗机构得到了广泛的应用，大大改善了下肢功能障碍患者的康复训练环境。
下肢康复机器人还在科研领域得到了广泛的应用，为康复医学领域的发展做出了积极的贡献。
下肢康复机器人的关键技术下肢康复机器人是一种复杂的机电一体化系统，其关键技术主要包括机械设计、传感器技术、智能控制技术等多个方面。
首先是机械设计。
下肢康复机器人需要具备良好的人机交互性能和运动学特性，因此机械设计对下肢康复机器人来说至关重要。
目前，下肢康复机器人的机械设计主要采用杆件式结构和串联机构，能够实现复杂的运动轨迹，满足患者不同程度的运动康复需求。
其次是传感器技术。
下肢康复机器人需要通过传感器获取患者的生理信号和运动状态，以实现精准的康复训练。
传感器技术的发展为下肢康复机器人提供了有效的技术支持，使得机器人能够实时获取患者的生理参数，并根据这些参数调整康复训练的力度和速度，从而实现个性化的康复治疗。
最后是智能控制技术。
下肢康复机器人的智能控制系统能够根据患者的运动状况和生理数据，对机器人进行精准的控制。
智能控制技术的发展使得下肢康复机器人能够更好地模拟人体运动过程，并根据患者的不同情况进行自适应的康复训练，提高了康复训练的效果和舒适度。
多足步行机器人的研究现状及展望
多足步行机器人的研究现状及展望3雷静桃,高峰,崔莹(北京航空航天大学汽车工程系,北京 100083)摘要:对美国、日本等机器人研究大国及我国的多足步行机器人研究发展进行了综述,对多足步行机器人亟需解决的问题进行了论述,并对未来可能的研究发展方向进行了展望。
关键词:多足;步行机器人;研究现状;展望中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2006)09-0001-03 步行机器人(walking robot ,legged robot )或步行车辆(walking vehicle )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性[1]: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。
1 美国多足步行机器人的发展近况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AMBL ER [2],如图1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3180kg ,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DAN TE ,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察,其改进型DAN TE -II 也在实际中得到了应用[3],如图2所示。
1994年,DAN TE -II 对距离安克雷奇145km 的斯伯火山进行了考察,传回了各种数据及图像。
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展下肢康复机器人是一种应用于康复治疗领域的机器人技术，通过模拟人体运动轨迹，辅助患者进行下肢康复训练。
随着人口老龄化和慢性疾病的增多，康复治疗需求不断增加，下肢康复机器人技术应运而生，成为康复医疗领域的热点技术之一。
本文将简要介绍下肢康复机器人的现状、关键技术及发展趋势。
一、现状目前，下肢康复机器人已经成为康复治疗领域的重要辅助工具，在临床中得到了广泛的应用。
下肢康复机器人主要包括步态训练机器人、关节康复机器人和神经康复机器人等类型。
这些机器人通过智能控制系统，能够模拟人体运动特征，帮助患者进行有效的康复训练，并且具有精准度高、反馈及时等特点，对提高康复治疗效果起到了积极的作用。
二、关键技术1. 仿生设计技术：下肢康复机器人的设计往往采用仿生学原理，模拟人体运动学特征，保证机器人与人体的协调性和稳定性。
通过精密的传感器系统和控制算法，实现机器人的智能化运动，确保康复训练的精准性和安全性。
2. 智能控制技术：下肢康复机器人需要具备智能化控制系统，能够根据患者的运动状态和康复需求，实时调整机器人的运动参数，确保康复训练的个性化和有效性。
智能控制技术的发展，使得机器人能够更好地适应不同患者的康复需求，并且在康复训练过程中不断优化训练方案，提高治疗效果。
3. 软硬件一体化技术：下肢康复机器人的设计需要兼顾机械结构和控制系统的协同工作，需要具备高度的集成化和协同化能力。
软硬件一体化技术能够有效提高机器人的整体性能和稳定性，更好地满足康复治疗的需求。
4. 虚拟现实技术：虚拟现实技术在下肢康复机器人中的应用日趋普及，通过虚拟现实环境，使得康复训练更加丰富多彩、引人入胜。
患者在虚拟现实环境中进行康复训练，不仅可以提升康复训练的趣味性，还能够激发患者的积极性，促进康复训练效果的提高。
三、发展趋势随着科技的不断发展和医疗技术的不断进步，下肢康复机器人技术也在不断完善和创新。
未来下肢康复机器人技术将呈现以下发展趋势：1. 智能化水平不断提高：随着人工智能、大数据等技术的广泛应用，下肢康复机器人将在智能化方面发展得更加成熟，能够完全适应患者的个体化康复需求，提供更加精准的康复训练方案。
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。
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展
简述下肢康复机器人的现状关键技术及发展1. 引言1.1 现状现在我来介绍一下关于下肢康复机器人的现状。
下肢康复机器人是近年来发展迅速的一种医疗机器人，主要用于帮助患有下肢运动障碍的患者进行康复训练。
目前，市场上已经有多种不同类型的下肢康复机器人产品，包括助步器、关节康复机器人、跷跷板式机器人等。
这些机器人通过先进的传感器和控制系统，可以准确地监测患者的运动状态，并根据实时数据对康复训练进行调整和优化。
在临床实践中，下肢康复机器人已经取得了显著的效果，能够有效提高患者的运动功能和生活质量。
通过机器人辅助的康复训练，患者可以更快地恢复下肢功能，减轻康复师的负担，提高康复效率。
目前下肢康复机器人还存在一些挑战和问题，比如成本较高、难以适应不同患者的个性化需求等。
未来发展下肢康复机器人需要进一步突破技术难关，提高机器人的智能化水平，以满足不同患者的康复需求。
【现状】部分到这里结束，接下来我们将继续探讨下肢康复机器人的关键技术和发展趋势。
1.2 现实需求现实需求是指随着人口老龄化和慢性疾病的增加，下肢功能障碍的患者数量呈现出不断增加的趋势。
这些患者可能是由于意外事故、运动损伤、中风等原因导致下肢功能受损，需要长期的康复训练来恢复生活功能和提高生活质量。
传统的康复训练方式存在着效率低、难以保持持续性和个性化的问题，无法满足日益增长的康复需求。
采用下肢康复机器人进行康复训练已经成为一种重要的趋势。
下肢康复机器人可以提供精准的康复训练，帮助患者进行力量和平衡训练，改善步态、增强肌肉功能，并且可以根据患者的需要进行个性化调整，提高康复效果。
康复机器人还可以减轻康复医护人员的工作负担，节省医疗资源，并且可以在家庭环境中进行远程监控，为患者提供更加便捷的康复服务，满足不同人群的康复需求。
研究和发展下肢康复机器人已经成为当今社会迫切需求的一项重要工作。
2. 正文2.1 关键技术下肢康复机器人的关键技术主要包括感知技术、控制技术、运动学建模、仿生学原理、智能算法等方面。
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国内双足行走机器人的研究起步较晚，开始于 １９８８ 年国防科技大学的六关节平面运动型双足步行器。国防 科技大学的“先行者”是国内第一台仿人机器人，高 １４００ｍｍ， 重 ２０ｋｇ，可以以每秒两步的频率动态步行，能够在小偏差 的不确定环境中行走，并具有一定的语言功能。随后清华 大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、中科院沈阳自动 化所等单位都开展了双足机器人的研究，并取得了很多 的成果，如哈尔滨工业大学的 ＨＩＴ 系列、北京理工大学的 ＢＨＲ 系 列 双 足 机 器 人 ，其 最 新 成 果 分 别 为 ＨＩＴ－ ４ 和 ＢＨＲ－ ２ 型。另据报道，北京中关村的一家名为汉库科技 的企业在 ２００６ 年初成功推出一款双足行走机器人，称是 目前中国最先进的双足行走机器人。 ２．２ 被动式行走机器人的研究现状
在日本所有的研究机构中，早稻田大学、东京工业大 学、本田公司、索尼公司等研究机构成为双足机器人研究 的主力。早稻田大学的双足机器人研究始于 １９６８ 年，该 大学的加藤一郎教授所领导的课题组相继研制了 ＷＬ 系 列、ＷＡＢＩＡＮ 系列双足机器人。最新的研究成果为 ＷＬ－ １６ 和 ＷＡＢＩＡＮ－ ２ 机器人，ＷＬ－ １６ 腿部采用一对 ６ 自由 度的并联机构。由于并联机构刚度高，许多金属部件用聚 乙树脂代替，齿轮、电机等重量都得以减轻，可以在不平 的地面上稳定行走。ＷＡＢＩＡＮ－ ２ 不仅可以像真人一般活 动头部、躯干、四肢和手掌，而且还能够通过面部表情传 达多种人类特有的感受，例如快乐、愤怒、悲伤、惊讶和厌 恶等。最为重要的是它还可以弯曲膝盖并且以多种方式
了与人配合的行动能力，而且增加了利用手推车、搬运物
品的功能。此外，新开发出的对这些功能进行统一控制的
综合控制系统，使 ＡＳＩＭＯ 可以自行从事接待、向导、递送
等服务，极大地提高了移动能力，实现了时速 ６ｋｍ 的奔跑
和迂回行走。新 ＡＳＩＭＯ 的性能参数如下表。 新 ＡＳＩＭＯ 的性能参数表
奔跑速度
时速 ６ｋｍ（以往时速 ３ ｋｍ）
个人电脑或便携式控制器操作步行方向和关节及手的动
图 ５ 索尼公司的 ＱＲＩＯ 图 ６ 索尼公司 ＱＲＩＯ（侧）
作。并且采用 Ｉ－ ＷＡＬＫ 技术，可更加自由地步行，Ｉ－ ＷＡＬＫ
技术是在过去的双脚步行技术的基础上组合了新的“预
测运动控制”功能。它可以实时预测以后的动作，并且据
此事先移动重心来改变步调。过去由于不能进行预测运
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｐｅｄ ｗａｌｋｉｎｇ ｒｏｂｏｔ， ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｐｅｄ ｒｏｂｏｔ， ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｇｒａｐｈｉｃ ｄｅｔａｉｌ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｂｉｐｅｄ ｒｏｂｏｔ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｂｉｐｅｄ ｗａｌｋｉｎｇ ｒｏｂｏｔ； ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ； ｉｎａｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅ； ｐｒｏｓｐｅｃｔ
（１． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ａｎｄ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２２， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２２， Ｃｈｉｎａ）
（１）双足机器人对步行环境要求很低，能适应各种地 面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能够在平面行走， 而且能够方便的上下台阶及通过不平整、不规则或较窄 的路面，故它的移动“盲区”很小。
（２）双 足 机 器 人 具 有 广 阔 的 工 作 空 间 ，由 于 行 走 系 统 占 地 面 积 小 ，活 动 范 围 很 大 ，其 上 配 置 的 机 械 手 具 有 更大的活动空间，也可使机械手臂设计得较为短小紧 凑。
人的最新研究领域和现状，并对双足机器人的发展趋势作了详细的展望。
关键词：双足机器人；发展；被动式；趋势
中图分类号：ＴＰ２４２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－ ２３３３（２００７）０２－ ００１７－ ０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｐｒ ｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ Ｂｉｐｅｄ Ｒｏｂｏｔ Ｒｕａｎ Ｘｉａｏ－ ｇａｎｇ１， ＱＩＵ Ｚｈｏｎｇ－ ｃｈｅｎ２， ＧＵＡＮ Ｊ ｉａ－ ｌｉａｎｇ１
机械工程师 ２００７ 年第 ２ 期 １７
Ｆ 专题论坛 ＦＯＲＵＭ ＯＮ Ｓ Ｐ ＥＣＩＡＬ ＴＯＰ ＩＣ
活动它的脚掌，通过机器人的模拟运动，人们便可以得到 许多观测真人时所不可能得到的定量数据。所以，借助 ＷＡＢＩＡＮ－ ２ 对人类行走方式进行最大限度地模仿，研究 人员将可以获得对人类病理学的更深层次的了解，从而 可以得到对开发新型医疗和康复设备极有助益的信息。
图 １ ＷＡＢＩＡＮ－ ２ 机器人 图 ２ ＷＡＢＩＡＮ－ ２ 腰部关节 日本本田公司从 １９８６ 年至今已经推出了 Ｐ 系列 １、
２、３ 型双足机器人。本田公司的设计计划着重于一般家
可以跳跃。在跳跃状态下不接触地面的时间可达 ４０ｍｓ， 行走速度为 １４ｍ／ｍｉｎ。如果假设其大小与人相同，换算过 来相当于时速 ２．５ｋｍ，给人以缓缓慢跑的印象。
完成动作质量的保证，自由度越多其动作越协调、顺畅。
目前研制的双足机器人自由度最少的也有十几个，最多
图 ９ ＢＨＲ－ ２ 仿人型 图 １０ 代尔夫特、ＭＩＴ、康奈尔
机器人刀术表演
的被动动力行走机器人
的达到几十个。自由度的增多的同时对驱动器的要求也 越来越高，已不局限于传统的几种方式，形状记忆合金驱 动、压电陶瓷驱动等方式逐渐应用到机器人领域，这些驱
跳跃时间
跳跃时间 ０．０８ｓ、跳跃时两脚离地前进距离为 ５０ｍｍ
正常行走速度 时速 ２．７ ｋｍ（以往时速 ２．５ ｋｍ）
转弯奔跑速度 时速 ５ｋｍ（转弯半径 ２．５ｍ）
搬运行走速度 时速 １．６ ｋｍ（搬运重量 １ｋｇ）
身高
１３００ｍｍ
能够实现机器人 ＱＲＩＯ 可以跑的关键在于，首先是 将电机和控制电路一体化的调节器 ＩＳＡ 转矩提高 ３０％。 此前的 ＩＳＡ 也可以通过外力使输出轴旋转，也就是提高 了所谓的反向运转性能，有助于减缓着地时的冲击力；此 外，设计 ＱＲＩＯ 的过程中，在此前的用于步行的算法（ＺＭＰ 稳定步行控制） 中增加了可即时控制机器人的跳跃方向 和在空中时可保持平衡状态的姿势控制等的算法。 ２．１．２ 国内研究历史及现状
图 ３ 新 ＡＳＩＭＯ 机器人 图 ４ 新 ＡＳＩＭＯ 在转弯行走
索尼公司开发出了世界首台会跑的双足机器人
“ＱＲＩＯ”。索尼公司定义的“跑”是指机器人行走时双足处
于离开地面的非接触状态，并不是那种一定要某只脚接
触地面的快步行走（类似于竞走运动）。ＱＲＩＯ 在行走时可
以有约 ２０ｍｓ 的不接触地面的时间，不仅可以行走，而且
２ 双足行走机器人的发展现状 ２．１ 传统有动力驱动机器人 ２．１．１ 国外研究历史及现状
双足机器人的研究始于 １９６０ 年代，早在 １９６８ 年，美国 通用公司的 Ｒ．Ｓｍｏ－ ｓｈｅｒ 试制了一台名为“Ｒｉｇ”的操纵型双足 步行机器人，揭开了双足机器人研究的序幕。但该机器人只有 踝和髋两个关节，操纵者靠力反馈感觉来保持机器人的平衡。
倍。于是 Ｍｏｇｅｅｒ 在 １９８９ 年提出一个新的理论，完全不用 动方式以驱动速度快、负载能力强等特点已经逐渐取代
驱动也不用控制的机器人也能够实现稳定的步行运动， 了传统的驱动方式。
进而提出了“被动动力步行”概念。此后许多学者对被动
（３）改进人机接口设计。机器人应该要与人类共存并
动力行走机器人进行了深入的研究，并且研制出被动动 合作，做人类做不到的事，开拓机动性的新领域，从而对人
图 ７ 汉库科技机器人 图 ８ 哈工大 ＨＩＴ－ ３ 机器人 了这些问题，双足机器人才能实现自然、顺畅地行走，从
而更好地完成任务。２００６ 年 １０ 月在中国苏州举行的机
器人大赛上，所展出的双足机器人已经具有较好的稳定
性，不但具有顺畅的行走能力，而且在不慎摔倒时还能够
独立地站立起来继续行走。
（２）开发新型关节驱动器。双足机器人的自由度是其
不足，这也是双足行走机器人没有走进我们生活的主要
原因。综合研究现状，双足行走机器人具有以下几个发展
趋势，当然也是进一步研究的重点所在。
（１）稳定性与控制。稳定性与控制策略是双足行走机
器人技术的关键，也是各国学者研究的焦点。具体主要有
双足运动的动态稳定与控制机理、双足步行运动的固有
鲁棒性机理、实时步态规划与控制等几个方面。只有解决
动控制，因此当从直行改为转弯时，必须先停止直线行动
作后才可以转弯；而 ＡＳＩＭＯ 通过事先预测到下肢转弯以
后重心向外侧倾斜多少等重心变化，可以使得从直行改
为转弯时的步行动作变得连续流畅。
本田公司在 ２００５ 年 １２ 月发布了新一代“ＡＳＩＭＯ”，
它可以在办公室等现实环境中工作，具有很高的运动能