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双足步行(bùxíng)机器人运动学模型(móxíng)分析
班级(bānjí)学号：105011220
姓 名：秦丽丽
成绩：
摘要(zhāiyào)
随着社会(shèhuì)进步，出现了各种新的问题，如人口的推进功率为10马力／吨；轮式车辆为15马力／吨，而足式行走机只需7马力／吨。由此可以看出步行是大多数高等动物共同采用的移动方式，对环境具有很强的适应性，既可以进入相对狭窄的空间，也可以跨越障碍、上下台阶、上下斜坡、甚至在不平整地面上运动，与其它各种移动方式相比，具有更广阔的应用前景。
(二)双足机器人的优越性
步行机器人包括双足、四足、六足和八足机器人等。与其它足式机器人相比，双足机器人具有更高的灵活性和独特的优势，主要特点如下：
1．双足机器人对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能够在平面行走，而且能够方便的上下台阶及通过不平整、不规如此或较窄的路面，它的移动“盲区〞很小。
2．双足机器人具有广阔的工作空间，由于行走系统占地面积小，活动范围很大，其上配置的机械手具有更大的活动空间，也可使机械手臂设计得较为短小紧凑。
3．双足行走是生物界难度最高的步行动作，但其步行性能却是其它步行结构所无法比较的。因此，开展双足机器人研究工作可以有力推进机器人学及其它相关学科的开展。双足机器人能在人类的生活和工作环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对环境进展大规模改造。目前，双足步行机器人的应用领域主要是康复医学。从长远来看，双足机器人在无人工厂、核电站、海底开发、宇宙探索、康复医学以及教育、艺术和群众效劳行业等领域都有着潜在而广阔的应用前景。
(三)双足步行机器人的优越性
双足步行机器人不但具有双足移动的特点，还具有其它类人的智能特点，如手臂运动功能、手抓取物体功能、视觉功能、语音功能、自主决策功能等等。因此，是集机构学、机械设计、传感技术、控制理论与技术、计算机技术等多学科技术为一体的综合性技术。
双足机器人对机器人的机械结构及驱动装置提出了特殊要求，这将导致传统机械的重大变革，双足机器人是工程上少有的高阶、非线性、非完整约束的多自由度系统，这对机器人的运动学、动力学及控制理论的研究提供了一个非常理想的试验平台，在对其研究的过程中，很可能导致力学及控制领域的新理论、新方法产生。它是智能机器人理论和技术的集中表现，能够带动许多相关学科和技术的交叉开展和进步。因此，双足步行机器人的研制具有十分重大的价值和意义。
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1．1．2生物科学、仿生工程学的研究需要
研究开发双足步行机器人的另一重要意义是为了更好的了解人类和其他动物的行走机理，并为下肢瘫痪者提供较理想的假肢。尽管人类对腿和身体运用自如，但对行走和奔跑的控制机制的理解仍处于初始阶段。探讨动物运动控制机理的一种方法是研究步行机器人。由于动物和机器需要完成一样的任务，它们的控制系统和机械结构必须解决类似的问题。通过研究步行机器人，我们能够更好地分析这些问题，得到真正的答案。再者，动物行走机理的研究和步行机的开发是双向互惠的。一旦对动物行走机理有了正确的理解，可以反过来更有效地指导步行机器人的研究和开发。其典型实例是为残疾人研制假肢或轮椅等步行载体。
1．1．3双足机器人的应用(yìngyòng)场所
双足步行机器人能在与人类的生活和工作环境中与人类协同工作，而不需要(xūyào)专门为其对环境进展(jìnzhǎn)大规模改造。目前(mùqián)，双足步行机器人的应用领域主要有：
1．为残疾人(下肢瘫痪(tānhuàn)者或截肢者)提供室内和户外行走工具。利用人工假腿、腿椅或步行座椅尽可能使残疾人恢复正常行走功能(平地行走、坡地行走、跨越沟坎、爬越阶梯)，减少对他人的依赖。
2．极限环境下代替人工作业，如太空星球外表考察、海底勘探、水下资源的开发和设备维修、沉船的寻找和协助打捞(代替浮游式机器人作为运载工具，以减少推选器对水底的扰动，提高能见度)；核电站内的监视和维护作业(如吸附式步行机对金属壁容器的检修)；高层建筑玻璃的擦洗；管道的探伤和维修(管内爬行式机器人)；遥控救灾、灭火；爆炸物的处置(如探雷、排雷等)；战地侦察、警戒等。
3．在教育、艺术和群众效劳行业等领域都有着潜在而广阔的应用前景。娱乐机器人、可作为人类同伴的机器人是开展的新方向，这将使双足机器人逐渐走向普通居民中。
1．2国内外双足机器人研究概况及趋势
双足机器人的研究工作开始于上世纪60年代末，只有三十多年的历史，然而成绩斐然。如今已成为机器人领域主要研究方向之一。
1．2．1国外机器人研究状况
最早在1968年，英国的Mosher．R试制了一台名为“Rig〞的操纵型双足步行机器人，揭开了双足机器人研究的序幕。