雙足載人機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及高度優(yōu)化

顧巖秀,華云松

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,上海　200093)

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雙足載人機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及高度優(yōu)化

顧巖秀,華云松

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,上海200093)

摘要針對(duì)輪椅在跨越樓梯、臺(tái)階、溝壑等障礙時(shí)不便的問題,結(jié)合腿式機(jī)器人,文中提出了一種新式雙足載人機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。對(duì)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其控制簡單,僅具有兩個(gè)自由度。同時(shí)為了得到使人體感覺最舒適的乘坐高度,對(duì)機(jī)器人大腿結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行三次求導(dǎo)得到加加速度,并通過對(duì)加加速度的絕對(duì)值分析,確定最優(yōu)高度。同時(shí),利用Matlab對(duì)結(jié)果進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了該機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。經(jīng)多次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,軟件評(píng)定結(jié)果和數(shù)學(xué)計(jì)算理論值基本一致,誤差≤1%。

關(guān)鍵詞機(jī)器人;自由度;高度優(yōu)化;加加速度

輪椅是年老體弱者及下肢傷殘者必不可少的代步工具,隨著無障礙設(shè)施的增多,輪椅使用者的活動(dòng)范圍逐步加大,但樓梯、臺(tái)階、溝壑等障礙卻使輪椅的行動(dòng)受到限制[1]。移動(dòng)機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)特性一直是機(jī)器人技術(shù)研究的熱點(diǎn)問題。目前,機(jī)器人有3種類型的移動(dòng)結(jié)構(gòu):輪式、履帶式和腿式[2]。輪式機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、速度快、控制方便、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、耗能低,但其不適合于跨越像樓梯等障礙,越障能力較差。履帶式機(jī)器人有著較強(qiáng)的地形適應(yīng)能力,但由于摩擦阻力較大,因此耗能高且運(yùn)動(dòng)速度低。腿式機(jī)器人是最靈活的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),但具有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)并且不易控制。……