基本信息
- 項目名稱：
- 雙足步行機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 研制具有人類行為特征,可以模擬人類行走與操作功能的機器人是長久以來人類對機器人研究的夢想之一?！奥秸摺彪p足機器人基于給定軌跡的步態(tài)規(guī)劃方法，分析描繪出線形機器人的行走過程，參考步態(tài)軌跡來規(guī)劃行走軌跡，最終實現(xiàn)模仿人類行走的功能。
- 詳細介紹：
- 雙足機器人身高45厘米，體重1.5公斤；鋼鋁結(jié)構(gòu)；機構(gòu)共有13個自由度：每條腿包括3個前向自由度、2個側(cè)向自由度和1個轉(zhuǎn)彎自由度；和1個頭部轉(zhuǎn)向自由度。能夠?qū)崿F(xiàn)前行，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，蹲下，踢球，音頻采集及圖像實時傳輸?shù)裙δ堋?/dd>
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 雙足步行機器人實時控制系統(tǒng)和實時運動規(guī)劃的研究，將有利于進一步完善雙足步行的連續(xù)穩(wěn)定性，提高其環(huán)境適應(yīng)能力，使得仿人機器人能夠真正進入人類日常生活，從事娛樂、醫(yī)療、服務(wù)等工作。此外，通過改進實時控制方法，雙足機器人的步行特征更加接近于人類。因此，雙足機器人可以作為一個很好的研究人類動力學、運動學特征的平臺和工具，這對于仿生學具有重要意義；同時，仿人機器人的步態(tài)規(guī)劃與控制研究能夠為人類假肢的研制提供有力的理論和實驗支持，造福于殘障人士。 機器人學是最近幾十年發(fā)展起來的一門綜合性學科，雙足機器人則是機器人研究領(lǐng)域的熱點之一。雙足機器人的研究需要綜合機械、電子、控制工程、計算機、信息論以及仿生和人工智能等多個學科的知識，同時，它自身研究的成果也將促進這些學科的發(fā)展。 雙足步行機器人相對于輪式、履帶式機器人具有許多突出的優(yōu)點，主要體現(xiàn)在： 1、具有適應(yīng)各種地面狀況的能力和較強的逾越障礙能力，移動“盲區(qū)”很小，工作空間較之輪式和履帶式機器人有了很大的擴展。 2、機器人力學計算表明，兩足步行機器人的能耗通常低于輪式、履帶式機器人。 創(chuàng)新點：（1）基于給定軌跡的步態(tài)規(guī)劃方法；（2）采用多軸運動控制技術(shù)；（3）對機器人步態(tài)進行了擴展，實現(xiàn)了倒退行走和左右轉(zhuǎn)體。 技術(shù)指標：雙足機器人身高45厘米，體重1.5公斤；鋼鋁結(jié)構(gòu)；機構(gòu)共有13個自由度；能夠?qū)崿F(xiàn)前行，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，蹲下，踢球，音頻采集及圖像實時傳輸?shù)裙δ堋?/dd>
科學性、先進性
- 雙足步行機器人基于人類步行運動數(shù)據(jù)的規(guī)劃方法，首先建立了步行機器人的簡化模型，在此基礎(chǔ)上描繪出線形機器人的步態(tài)軌跡，依據(jù)步態(tài)軌跡的步行姿態(tài)進行數(shù)據(jù)分析處理，最終達到實際機器人的步態(tài)要求。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年4月在我校第二屆科技活動周中獲一等獎 2009年6月在2009年“挑戰(zhàn)杯”吉林省大學生課外學術(shù)科技作品競賽中獲特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 雙足步行是步行方式中自動化程度最高、最為復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。兩足步行系統(tǒng)具有非常豐富的動力學特性，對步行的環(huán)境要求很低，既能在平地上行走，也能在非結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜地面上行走，對環(huán)境有很好的適應(yīng)性。
同類課題研究水平概述
- 到目前為止，仿人機器人的研究有了長足的進展，出現(xiàn)了許多不同的機構(gòu)和研究方法，日本和美國在這一領(lǐng)域的研究工作尤為突出。1996年12月，日本本田公司公布了其研制成功的P2仿人機器人，P2身高1.80米，體重120公斤，；1997年9月，完成了P3仿人機器人的研制，P3高1.60米，體重130公斤，共有28個自由度；之后，本田公司又推出了其研制成功的ASIMO仿人機器人，ASIMO身高1.20米，體寬0.45米，體厚0.44米，體重43公斤，在仿人機器人小型化和輕量化方面取得了突破，已初步具備了人類外形特征和確定環(huán)境中的行走與基本操作能力；目前，ASIMO代表著仿人機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機器人SDR-3X，2002年又研制出了SDR-4X。日本東京大學也一直在進行仿人機器人的研究，與Kawada工學院合作相繼研制成功了H5、H6和H7仿人機器人，其中H6機器人高1.37米，體重55公斤，具有35個自由度，目前正在開發(fā)名為Isamu的新一代仿人機器人，其身高1.5米，體重55公斤,具有32個自由度。日本科學技術(shù)振興機構(gòu)也在從事PINO機器人的研究，PINO高0.75米,采用29個電機驅(qū)動。 在國家“863”高技術(shù)計劃和自然科學基金的資助下，國內(nèi)也開展了仿人機器人的研究工作。目前，國內(nèi)主要有國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學和北京理工大學等單位從事仿人機器人的研究。國防科技大學機器人實驗室研制機器人已有10余年的歷史，該實驗室在這期間分四階段推出了四代機器人，其中，2000年底推出的仿人機器人—“先行者”—是國內(nèi)第一臺仿人機器人。2003年6月，又成功研制了一臺具有新型機械結(jié)構(gòu)和運動特性的仿人機器人，這臺機器人身高1.55米，體重63.5公斤，共有36個自由度，腳踝有力傳感器，關(guān)節(jié)采用正交軸設(shè)計，具有人的大部分外形特征，使用電池供電，實現(xiàn)了無纜行走，它可以完成人的腿部、手部和頭部的基本動作。第四代機器人在外形上已經(jīng)與ASIMO非常相似，而且正在逐步向智能化方向發(fā)展。到目前為止，除國防科技大學和哈爾濱工業(yè)大學以外，清華大學、北京理工大學等多個單位也相繼加入到仿人機器人的研究行列中，并分別投入了大量的人力、物力進行研究。
