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双足仿生机器人行走机构设计

1.引言

双足仿生机器人是一种模仿人类步行方式的机器人，其行
走机构的设计是实现机器人自主行走的关键。本文将介绍双足

仿生机器人行走机构的设计原理、结构与控制方法。

2.设计原理

双足仿生机器人的行走机构设计基于人类步行的原理。人
类步行是一种交替进行的两足动作，每步分为摆动相和支撑相。
在摆动相中，一只脚离地，并向前摆动；在支撑相中，另一只
脚着地支撑身体。机器人的行走机构需要模拟这一过程，通过

控制各关节的运动实现机器人的步行。

3.结构设计

双足仿生机器人的行走机构包括传感模块、控制模块和执
行模块。传感模块用于感知机器人身体姿态和环境信息，如倾
斜角、步长和地面状态等。控制模块根据传感器信号和预设的
步态参数计算关节的运动轨迹和力矩控制信号。执行模块根据

控制模块的指令，控制各关节运动，实现机器人的步行。

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具体的结构设计包括：

3.1关节设计

双足仿生机器人的关节设计需要考虑力矩传输、运动范围
和结构强度等因素。一般采用电机驱动的关节设计，通过控制

电机的转动角度和力矩，实现机器人的步行动作。

3.2脚底设计

机器人的脚底设计需要考虑地面的摩擦力、稳定性和抗震
性等因素。一般采用具有摩擦力的材料作为脚底，例如橡胶或
塑料材料。同时，在脚底设计中还可以添加传感器，用于感知

地面的状态和表面特征。

3.3稳定性设计

双足仿生机器人的稳定性设计是保证机器人能够在不倒地
的情况下行走。稳定性设计包括重心的控制、姿态的调节和动
态平衡控制等。通过控制机器人的关节运动和重心转移，使机

器人能够保持平衡并行走。

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4.控制方法

双足仿生机器人的行走机构控制方法包括开环控制和闭环

控制两种。

4.1开环控制

开环控制是指根据预设的步态参数，通过控制各关节的运
动轨迹和力矩，实现机器人的步行。开环控制简单但稳定性较

差，容易受到外界干扰影响。

4.2闭环控制

闭环控制是根据传感器信号和控制模块的反馈信息，实时
调整关节的运动轨迹和力矩，以实现更加稳定的步行。闭环控
制具有较高的稳定性，但需要较复杂的控制算法和较强的计算

能力。

5.总结

双足仿生机器人的行走机构设计是实现机器人自主行走的
关键。合理的设计原理、结构和控制方法能够保证机器人的稳
定性和可靠性。通过不断改进和优化，双足仿生机器人的行走

机构设计将在未来机器人领域发挥重要作用。

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以上是对双足仿生机器人行走机构设计的简要介绍，详细
的设计原理和实现方法需要根据具体的应用场景进行进一步研

究和探索。

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