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多构态柔弹性驱动器的设计与控制研究

型号:

B4-003


概要


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产品介绍


             

千万年的生物进化过程,让生物系统具备了人工系统难以企及的环境适应能力和高能量效率特征,以腿部运动为代表的移动方式更是在优胜劣汰的进化中胜出,成为了最为普遍且重要的运动模式。

               

以生物灵感为启发设计出轻量化、自感知、自适应、变刚度、高承载、高能效的智能关节是足式机器人真正在复杂地形环境开展实际应用的关键。其中集感知、驱动和控制一体化的高性能智能关节的设计与控制理论已成为目前制约着足式机器人实际应用所面临的一项亟待解决的关键技术难题。遗憾的是,迄今人类尚未探寻到能与生物系统相媲美的工程技术解决方案。仿生关节的设计技术不能重构生物关节的自感知与变刚度特性,以及传统驱动元件不能满足仿生关节对驱动功率、能量效率和碰撞安全稳定性的要求是导致人工仿生关节系统与生物关节运动系统之间差距的主要原因。

          

传统单一驱动模式的弹性驱动器很难同时满足不同环境和运动步态瞬间、整个运动周期以及落地阶段对功率调制、能量效率和碰撞安全稳定性的要求。如何通过优化方式设计多构态弹性驱动器的参数和控制使其与关节性能相匹配成为亟待解决的技术难题。

为了实现针对复杂地形环境的自适应高能效智能仿生关节的开发,以加快推进足类机器人高能效、轻量化、实用化的发展,魏敦文博士及其团队原创性地提出基于新型弹性材料和变胞机构结合的多构态弹性驱动智能仿生关节的设计思想。利用弹性驱动器技术构建高性能刚柔耦合智能仿生关节的设计理论和控制策略,实现仿生关节在不同地形环境和步态条件下关节刚度的自适应调节,达到关节输出功率的自适应调节、能量的高效利用和碰撞安全稳定性落地,为军事负重足式机器人、跑跳机器人和关节机器人的研究提供理论基础和关键技术支持。 

 

 

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