仿生关节驱动机理与实现研究

关节型运动是最常见的运动形式，广泛应用于智能机器人、主动假肢、探月车等领域。关节驱动器为关节型运动提供动力，是关节运动系统中的核心部件。生物关节系统具有结构简单、功率/重量比高、容易实现弹跳动作等传统电机驱动系统难以企及的特性。由于在许多关节型运动的应用领域需要仿生性能，因此应用仿生学原理，模拟生物关节的结构和驱动机理，研究仿生关节驱动器，对实现关节型运动的仿生功能很有意义。本课题拟通过对人体膝关节的驱动机理的研究，研究关节驱动器的仿生结构优化设计；研究利用新型人工肌肉及其驱动技术实现仿生关节驱动器的类肌肉驱动理论和方法；研究采用类神经控制实现仿生关节驱动器的输出力矩和位置控制。最后以四足机器人为对象，进行仿生关节驱动器的应用研究。本课题所研究的仿生关节驱动器，通过提供类生物关节的优异特性，为需要仿生关节驱动的智能机器人、主动假肢、探测操纵装备等高新应用工程提供技术支持。