【正文】 實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人技術(shù)的重大突破。特別是21世紀(jì)以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，無(wú)論是工業(yè)還是服務(wù)業(yè)領(lǐng)域都有了較大的發(fā)展。還有可以自由轉(zhuǎn)向的仿人形機(jī)器人ASIMO,具有26個(gè)自由度，其身高120cm，體重42kg，可以自我預(yù)測(cè)下一個(gè)動(dòng)作并提前改變重心，可以進(jìn)行彎腰、上下樓梯、“8”字形行走等各項(xiàng)“復(fù)雜”動(dòng)作，此外還可以與人握手、揮手，甚至可以隨著音樂(lè)緩緩起舞。此外，美國(guó)還推出了可以奔跑和表演體操的平面型雙足機(jī)器人，最大速度高達(dá)4. 3m/s。麻省理工學(xué)院2005年設(shè)計(jì)研制了的機(jī)器人Domo，如圖4所示，該機(jī)器人具有29個(gè)自由度，雖然它的部分關(guān)節(jié)雖然沒(méi)有利用電動(dòng)機(jī)和控制器，但是卻能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的仿真運(yùn)動(dòng)，隨后其又提出了一種虛擬模型控制策略（Virtual Model ControlVMC)，并且有效的應(yīng)用于名為Spring Turkey和Spring Flamingo的兩個(gè)雙足機(jī)器人的控制系統(tǒng)中。國(guó)外的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展和起步比國(guó)內(nèi)較早，以歐、美、日的發(fā)展最為迅速。由于人類(lèi)可以在各種復(fù)雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自然、穩(wěn)定、高效的行走，人類(lèi)的行走運(yùn)動(dòng)為研制雙足機(jī)器人提供了一個(gè)很好的自然界的范本。2) 通過(guò)對(duì)雙足運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，更好地理解人類(lèi)雙足行走的機(jī)理。目前比較有代表性的是本田公司于 2000 年發(fā)布的雙足機(jī)器人 ASIMO，高度為 120 cm，重量 43 kg，可以實(shí)現(xiàn)行走、舞蹈、上下樓梯等運(yùn)動(dòng)，并可以與人交互，完成推車(chē)、導(dǎo)游等任務(wù)。從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始，各國(guó)科學(xué)家一直致力于研制具有雙足運(yùn)動(dòng)能力的仿人機(jī)器人。2011年全球組織機(jī)器人進(jìn)行全程馬拉松大賽，此次比賽就是為了證實(shí)機(jī)器人的耐久性和靈活性。近幾年，機(jī)器人特別是雙足機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，不管是從專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平上，還是從裝備的數(shù)量上，都具有集中優(yōu)勢(shì)。21世紀(jì)以來(lái)，機(jī)器人不僅僅局限于桿件結(jié)構(gòu)，人們開(kāi)始賦予它新的“肌肉”、“血管”，使其能夠更好的比照人類(lèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和“生活”。智能機(jī)器人的研究范圍也逐漸擴(kuò)大，機(jī)器人的視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、接近覺(jué)等方面的研究大大的提高了機(jī)器人的自適應(yīng)能力，促進(jìn)了機(jī)器人的人性化進(jìn)程。圖1 機(jī)器人各種應(yīng)用領(lǐng)域隨后各種坐標(biāo)系統(tǒng)、各種結(jié)構(gòu)機(jī)器人的相繼出現(xiàn)以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的飛躍發(fā)展，使得機(jī)器人的性能和結(jié)構(gòu)有了很大的進(jìn)步，同時(shí)成本也在不斷下降。兩年后美國(guó)的機(jī)床與鑄造公司AMF也生產(chǎn)出了另外一種可以進(jìn)行編程并實(shí)際用于工業(yè)操作的工業(yè)機(jī)器人。世界上第一臺(tái)的機(jī)器人樣機(jī)制造于1954年的美國(guó)，它基本上體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的機(jī)器人的主要特征，雖然它僅僅是一臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)，但是為機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展起到很大的推動(dòng)和指引作用。自 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，對(duì)雙足行走機(jī)器人的研究成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。畢業(yè)論文_可調(diào)式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和建模畢業(yè)論文_可調(diào)式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和建模第一章 緒論 課題的研究背景和意義近年來(lái)，對(duì)雙足行走運(yùn)動(dòng)的研究成為了力學(xué)、機(jī)械、控制、機(jī)器人學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的熱點(diǎn)問(wèn)題。與大多數(shù)四足或六足的動(dòng)物相比，人類(lèi)的雙足行走運(yùn)動(dòng)可以把上肢解放出來(lái)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中完成其他的任務(wù)，且可以實(shí)現(xiàn)在更復(fù)雜、更崎嶇的環(huán)境中運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，人類(lèi)的雙足運(yùn)動(dòng)在穩(wěn)定性的控制上也具有更高的要求。將基于主動(dòng)控制的雙足運(yùn)動(dòng)與基于被動(dòng)行走的雙足運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，對(duì)于提高雙足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)步態(tài)都有十分重要的意義。隨后美國(guó)的聯(lián)合控制公司（ConsolidatedControl Company)于1960年研制出了第一臺(tái)具有真正意義的工業(yè)機(jī)器人。20世紀(jì)70年代，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，并逐漸發(fā)展成為一門(mén)專(zhuān)門(mén)的有著自己較系統(tǒng)理論的一門(mén)學(xué)科—機(jī)器人學(xué)（Robotics)，這樣就進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，如圖1所示為機(jī)器人的各種應(yīng)用實(shí)例。20世紀(jì)80年代，各種不同結(jié)構(gòu)、不同控制方法以及不同用途的工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入了真正的實(shí)用化普及階段。20世紀(jì)90年代，機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)迅速發(fā)展，這一時(shí)期，各種裝配的機(jī)器人產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，與機(jī)器人配套使用的裝置和視覺(jué)技術(shù)也得到迅猛發(fā)展。這時(shí)期，機(jī)器人的形象更加豐富，感官、知覺(jué)等也越來(lái)越“人性化”。機(jī)器人研究強(qiáng)國(guó)日本研發(fā)的新型的面向人們?nèi)粘Ｉ詈头?wù)行業(yè)的“醫(yī)療機(jī)器人”、“唱歌機(jī)器人”、“服務(wù)機(jī)器人”等正逐漸進(jìn)入角色，走進(jìn)人們的生活，如圖2和圖3所示。圖2 “唱歌機(jī)器人”和“服務(wù)機(jī)器人”圖3 “醫(yī)療機(jī)器人”和“工業(yè)機(jī)器人”研究雙足行走機(jī)器人的目的和意義主要體現(xiàn)在以下 2 個(gè)方面：1) 設(shè)計(jì)、研制高效、穩(wěn)定的雙足機(jī)器人及輔助行走設(shè)備，推進(jìn)工程技術(shù)的進(jìn)步。雙足機(jī)器人可以幫助人們?cè)趶?fù)雜的環(huán)境下作業(yè)、為人類(lèi)服務(wù)。將雙足運(yùn)動(dòng)的機(jī)理應(yīng)用到人工智能假肢中，進(jìn)行助殘和康復(fù)方面的研究也是雙足運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。人類(lèi)的雙足行走運(yùn)動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，需要包括下肢和軀干在內(nèi)的很多塊肌肉的協(xié)調(diào)配合，來(lái)達(dá)到穩(wěn)定的行走。通過(guò)對(duì)雙足行走機(jī)器人以及雙足運(yùn)動(dòng)建模的研究，可以幫助我們進(jìn)一步探索、發(fā)現(xiàn)人類(lèi)雙足行走的機(jī)理。法國(guó)于2000年開(kāi)發(fā)了一種具有15個(gè)自由度的能夠適應(yīng)在未知外界條件下的步行機(jī)器人BIP2000，可以實(shí)現(xiàn)靜止站立、勻速行走、在線爬坡和簡(jiǎn)單上下樓梯等動(dòng)作。同時(shí)為了能夠更加有效的利用機(jī)械勢(shì)能使其腿部能夠完成被動(dòng)的擺動(dòng)過(guò)程，在步態(tài)規(guī)劃的過(guò)程中參考了人類(lèi)行走過(guò)程中的部分機(jī)構(gòu)被動(dòng)特性，將步態(tài)周期劃分四個(gè)階段分別設(shè)計(jì)研究，而且在實(shí)際的行走試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)明顯的停頓現(xiàn)象。圖4 機(jī)器人Domo日本本田公司1996年研制出了世界上第一臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制、動(dòng)態(tài)行走、的自主型仿人步行機(jī)器人樣機(jī)P2，速度可達(dá)3km/h、并且能上下樓梯、推動(dòng)物體，高182cm，重210kg,具有30個(gè)自由度，隨后推出了自適應(yīng)雙足步行機(jī)器人P3，該機(jī)器人設(shè)有傳感器，自適應(yīng)能力較強(qiáng)，可以在障礙地面穩(wěn)定行走，是一款可以自行上樓梯的仿人形機(jī)器人。目前，隨著機(jī)器人技術(shù)的完善以及應(yīng)用的領(lǐng)域的擴(kuò)大，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展并逐步形成體系。國(guó)防科技大學(xué)研究出了擁有12個(gè)自由度的空間性雙足機(jī)器人KDW3，、并具備