双足机器人腿部设计原则与构型分类解析报告（28页）

行业报告下载 2024年02月19日 12:05 管理员

双足机器人腿部设计可采用三种机构：串联、并联和串并联混合机构，以此作为人腿整体构型的分类依据。1）串联机构（a、b）：由多个连杆通过运动副（关节/铰链）以串联的形式连接成首尾不封闭的机构，每个关节由其驱动器独立驱动；结构简单、易于控制、工作空间大，但其定位精度较低、惯量大、刚度低，动力学性能较差，与腿部设计准则相背离。2）并联机构（c、d）：多个连杆首尾连接形成封闭的机构；最大的优势在于可以将腿部执行器上移以此减小腿部惯量，定位精度、刚度、负载能力都能得到提高，但要以机构复杂程度、控制难度增加为代价。3）串并联混合机构（e）：同时采用串联和并联两种机构，结合串联和并联两者的优势，但缺点是机构复杂性和控制难度进一步增加。目前并联机构广泛用于机器人腿部设计中，串并联混合腿部构型成为主流方案。一方面，采用并联机构的腿部构型能够实现低惯量、高刚度、高质心、高负载腿的设计；另一方面机器人运动控制理论和技术的发展使得并联机构的构建和控制具有可行性。丁宏钰《双足机器人腿部及其驱动器的设计理论与关键技术研究》表明，自 2013 年后有更多的双足机器人使用并联驱动装置，并联驱动装置在总自由度中占比也在提高。