第四章 机器人的机构与肢体 课件.ppt

05 机器人的腿部机构 5.2 人形机器人的腿 人形机器人的脚掌机构与腿部机构是一体的。 人形机器人的脚掌机构 脚掌的作用是，使踝关节能够围绕着地点产生转矩，这对 于人形机器人直立行走有重要意义。 人形机器人需要与地面保持良好的接触状态，以得到足够 的摩擦力，从而，由地面获得向前行进的反作用力。 一块板 两块板 带脚趾 (1) ：简单，易于实现。 (2) ：夹层为减震器，使行 走更为平稳。 (3) ：可以增加脚底的抓地力， 提高控制的维数。 脚掌可安装力传感器，为行走控制提供信息。 63 ppt 课件 05 机器人的腿部机构 5.3 机器狗的腿 其 中 一 些 研 究 人 员 发 起 成 立 了 波 士 顿 动 力 公 司 （ Boston Dynamics ） 。 美国麻省理工学院（ MIT ）有一个腿机器人实验室（ MIT Leg Laboratory ），专门研究仿生的机械腿。 64 ppt 课件 05 机器人的腿部机构 5.3 机器狗的腿 美国武器合约商波士顿动力公司（ Boston Dynamics ）研 制了一种运输机器人 ——“ 大狗”（ BigDog ） BigDog 高约 1 米，重 75kg ，最大负 载 340 磅，时速可达 120 km 。 BigDog 有维持机身平衡的回转仪， 内力传感器等，可探测或感知地势变 化。靠本身的立体视觉系统或远程遥 控器确认路径。 BigDog 有四只强有力的腿，每条腿 有三个关节，其中一个是弹性关节。 这些关节由一个机载计算机处理器控 制。采用汽油发动机驱动。 65 ppt 课件 04 机器人的移动机构 4.2 机器人的轮式移动（迁徙） 六 轮 机 器 人 ， 其 移 动 （ 迁 徙 ） 机 构 自 然 具 有 6 个 轮 子 ， 可 以 在 崎 岖 的 环 境 中 行 走 ， 因 此 ， 常 常 被 月 球 车 和 火 星 车 采 用 ， 如 ： 美 国 的 探 测 火 星 的旅居者。 六轮机器人（ 6-Wheeled Robot ） 31 ppt 课件 04 机器人的移动机构 4.2 机器人的轮式移动（迁徙） SHRIMP 是一款新颖 的 6 轮机器人，研究 的目的主要为围绕火 星探测任务。 六轮机器人（ 6-Wheeled Robot ） SHRIMP 的前方有一 个导向轮，身体两侧 各有两个轮子，尾 部 有一个尾轮。 SHRIMP 具有极高的机动性，可以在乱石堆里行走，还能 上下楼梯。 32 ppt 课件 04 机器人的移动机构 33 ppt 课件 关于自平衡机器人： 机器人系统中特殊的和重要的一类。 自平衡机器人的研究水平，已经成为反应一个国家机器人 学和机器人技术发展水平的重要标志。 其 中 ， 最 典 型 的 是 两 轮 机 器 人 和 独 轮 机 器 人 ： 04 机器人的移动机构 4.2 机器人的轮式移动（迁徙） 34 ppt 课件 关于自平衡机器人： 控制技术 可用于导弹制导，火箭发射， 航天飞机自动驾驶，卫星姿态 控制，以及工业过程等。 04 机器人的移动机构 4.2 机器人的轮式移动（迁徙） 35 ppt 课件 04 机器人的移动机构 4.2 机器人的轮式移动（迁徙） 两轮机器人（ 2-Wheeled Robot ） 两轮机器人，是一种自平衡机器人。自平衡机器人的研究 水平，已经成为反应一个国家机器人学和机器人技术水平 的重要标志。 在实验机器人学的意义下，自平衡机器人属科学研究型机 器人，是新型的和智能的科学实验仪器。 自平衡机器人可用于机器人学、机构学、运动控制的理论 与方法，以及人工智能的科学研究和科学实验。 自平衡机器人先进的控制技术可用于导弹制导，火箭发射， 航天飞机自动驾驶，同步卫星姿态控制，以及数控机床和 工业过程控制等。 36 ppt 课件 04 机器人的移动机构 4.2 机器人的轮式移动（迁徙） 两轮机器人（ 2-Wheeled Robot ） 两轮机器人，自然只有两个轮子。 像两轮自行车一样，两轮机器人本 质上是不稳定的和不平衡的系统。 两轮机器人的两个轮子，各由一个 电机驱动，其姿态（ ? 和 d ? /dt ）一 般 由 惯 性 测 量 单 元 （ Inertia Measurement Unit ， IMU ）测量。 控制器可由嵌入式工控机或 DSP 器 件担任，