基本信息
- 项目名称：
- 双足步行机器人
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 研制具有人类行为特征,可以模拟人类行走与操作功能的机器人是长久以来人类对机器人研究的梦想之一。“漫步者”双足机器人基于给定轨迹的步态规划方法，分析描绘出线形机器人的行走过程，参考步态轨迹来规划行走轨迹，最终实现模仿人类行走的功能。
- 详细介绍：
- 双足机器人身高45厘米，体重1.5公斤；钢铝结构；机构共有13个自由度：每条腿包括3个前向自由度、2个侧向自由度和1个转弯自由度；和1个头部转向自由度。能够实现前行，后退，左转，右转，蹲下，踢球，音频采集及图像实时传输等功能。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 双足步行机器人实时控制系统和实时运动规划的研究，将有利于进一步完善双足步行的连续稳定性，提高其环境适应能力，使得仿人机器人能够真正进入人类日常生活，从事娱乐、医疗、服务等工作。此外，通过改进实时控制方法，双足机器人的步行特征更加接近于人类。因此，双足机器人可以作为一个很好的研究人类动力学、运动学特征的平台和工具，这对于仿生学具有重要意义；同时，仿人机器人的步态规划与控制研究能够为人类假肢的研制提供有力的理论和实验支持，造福于残障人士。 机器人学是最近几十年发展起来的一门综合性学科，双足机器人则是机器人研究领域的热点之一。双足机器人的研究需要综合机械、电子、控制工程、计算机、信息论以及仿生和人工智能等多个学科的知识，同时，它自身研究的成果也将促进这些学科的发展。 双足步行机器人相对于轮式、履带式机器人具有许多突出的优点，主要体现在： 1、具有适应各种地面状况的能力和较强的逾越障碍能力，移动“盲区”很小，工作空间较之轮式和履带式机器人有了很大的扩展。 2、机器人力学计算表明，两足步行机器人的能耗通常低于轮式、履带式机器人。 创新点：（1）基于给定轨迹的步态规划方法；（2）采用多轴运动控制技术；（3）对机器人步态进行了扩展，实现了倒退行走和左右转体。 技术指标：双足机器人身高45厘米，体重1.5公斤；钢铝结构；机构共有13个自由度；能够实现前行，后退，左转，右转，蹲下，踢球，音频采集及图像实时传输等功能。
科学性、先进性
- 双足步行机器人基于人类步行运动数据的规划方法，首先建立了步行机器人的简化模型，在此基础上描绘出线形机器人的步态轨迹，依据步态轨迹的步行姿态进行数据分析处理，最终达到实际机器人的步态要求。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年4月在我校第二届科技活动周中获一等奖 2009年6月在2009年“挑战杯”吉林省大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 双足步行是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。两足步行系统具有非常丰富的动力学特性，对步行的环境要求很低，既能在平地上行走，也能在非结构性的复杂地面上行走，对环境有很好的适应性。
同类课题研究水平概述
- 到目前为止，仿人机器人的研究有了长足的进展，出现了许多不同的机构和研究方法，日本和美国在这一领域的研究工作尤为突出。1996年12月，日本本田公司公布了其研制成功的P2仿人机器人，P2身高1.80米，体重120公斤，；1997年9月，完成了P3仿人机器人的研制，P3高1.60米，体重130公斤，共有28个自由度；之后，本田公司又推出了其研制成功的ASIMO仿人机器人，ASIMO身高1.20米，体宽0.45米，体厚0.44米，体重43公斤，在仿人机器人小型化和轻量化方面取得了突破，已初步具备了人类外形特征和确定环境中的行走与基本操作能力；目前，ASIMO代表着仿人机器人研究的最高水平。2000年，索尼公司也推出了自己研制的仿人机器人SDR-3X，2002年又研制出了SDR-4X。日本东京大学也一直在进行仿人机器人的研究，与Kawada工学院合作相继研制成功了H5、H6和H7仿人机器人，其中H6机器人高1.37米，体重55公斤，具有35个自由度，目前正在开发名为Isamu的新一代仿人机器人，其身高1.5米，体重55公斤,具有32个自由度。日本科学技术振兴机构也在从事PINO机器人的研究，PINO高0.75米,采用29个电机驱动。 在国家“863”高技术计划和自然科学基金的资助下，国内也开展了仿人机器人的研究工作。目前，国内主要有国防科技大学、哈尔滨工业大学和北京理工大学等单位从事仿人机器人的研究。国防科技大学机器人实验室研制机器人已有10余年的历史，该实验室在这期间分四阶段推出了四代机器人，其中，2000年底推出的仿人机器人—“先行者”—是国内第一台仿人机器人。2003年6月，又成功研制了一台具有新型机械结构和运动特性的仿人机器人，这台机器人身高1.55米，体重63.5公斤，共有36个自由度，脚踝有力传感器，关节采用正交轴设计，具有人的大部分外形特征，使用电池供电，实现了无缆行走，它可以完成人的腿部、手部和头部的基本动作。第四代机器人在外形上已经与ASIMO非常相似，而且正在逐步向智能化方向发展。到目前为止，除国防科技大学和哈尔滨工业大学以外，清华大学、北京理工大学等多个单位也相继加入到仿人机器人的研究行列中，并分别投入了大量的人力、物力进行研究。
