基于张拉整体结构的仿生腿式机器人设计

来源：机器人杂志2023年第3期北京时间：

作者：孙建伟, 李维佳, 褚金奎

摘要：为提高传统仿生腿式机器人的适应性并简化控制系统, 提出了一种基于张拉整体结构的仿生腿式机器人。根据人体腿部的生理结构和运动机理, 建立腿部的Snelson X形张拉整体结构等效模型, 并通过结构稳定性分析和运动学分析给出了结构刚度匹配方法。通过将旋转和平移运动分离来实现膝关节旋转中心的移动, 利用平面四杆机构的死点实现机器人站立时膝关节的锁定; 然后通过曲柄滑块机构和位移放大机构实现联动解锁, 从而实现人腿行走过程中膝关节的刚-柔转换。最后通过单个电机驱动仿生腿式机器人进行物理样机测试, 验证所提结构的有效性和实用性。

关键词：腿式机器人, 张拉整体结构, 仿生膝关节, 自适应结构, 平面四杆机构