双足机器人结构较为复杂，自由度多，且关节之间连接形式多样，为了研究的简单方便，通常将其简化为一个模型，其实质便是将整个机器人的质量集中于一点，即质心位置，从而可以把机器人的运动轨迹规划归结为质点的轨迹规划，使得问题的研究大大简化，随后通过正运动学分析和逆动力学求解，便可求得各个关节的运动轨迹及其受力情况，以实现对机器人的控制。

广泛使用的简化模型主要有这样几种，即倒立摆模型、线性倒立摆模型以及弹簧负载倒立摆模型。其中，弹簧负载倒立摆模型是三者中最为典型的代表。弹簧负载倒立摆模，在双腿跳跃以及运动奔跑机器人方面应用更是非常常见的，其简化结果也让人相当满意。

模型由等效质量、等效腿长、等效腿弹簧刚度三个结构参数组成，将模型简化为柔性腿对非对称性对行走稳定性的影响是可以接受的，还能提高系统的抗干扰能力。通过分析脚底的受力情况来研究非对称性结构影响，最后经过动量、触地角、腿长、刚度参数分析来研究模型的稳定性。

弹簧负载倒立摆模型

机器人跑步步态是机器人步态规划中非常重要的一种，在跑步步态下具有较大的压力冲击、震动等现象。因此研究该步态下机器人位置控制系统的跟随精度、响应快速性对机器人能否实现期望的位置和姿态至关重要，所示为一跑步运动员骨骼简化图，图中带色圆点表示人体关节，图中蓝色的圆点表示本课题重点仿真研究的关节。

跑步运动员骨骼简化图

常见的步行机器人有双足、四足和六足等情况。自然界事实、仿生学以及力学分析表明：在具有许多优点的机器人中，双足步行机器人因其体积相对较小，对工作环境具有较好的适应性，避障能力强，移动盲区很小等优良的特点，越来越受到关注。

首先，对工作环境，双足机器人相对其他机器人要求较低，因为双足机器人在运动时，只需要一些独立的落脚点，所以，只要有这些落脚点存在，而且分布在一定的范围内，理论上双足机器人是可以自己来优化选择的，而相对于双足机器人，轮式机器人就不具备这一点，它所要求的路面必须是连续的，而且是比较光滑的，否则就容易倾翻，所以他只能被动适应路面。

其次，在障碍物存在的情况下，双足机器人可以检测障碍物的大小，跨越障碍物，在一些情况下甚至能够跳过障碍物，它能够的跨越的障碍物尺寸是比较大的。而对于轮式机器人则只能跨越很小的障碍物，而且大量的数据和研究也表明双足机器人与轮式和履带式机器人相比具有更小的功率损耗，所以更加节能。

然而，对于机器人来说，驱动系统起着非常重要的作用，它为机器人完成各种任务提供动力，同时对整个系统的稳定性、速度刚性、实现控制的难易程度以及抗干扰能力都有非常重大的意义。尤其对液压驱动系统而言，它的控制精度高，响应速度快，功率比重大等突出优点使得其在农业机械、工程机械以及行走机械等领域都有着广泛的应用。

液压双足机器人

所以，人们一直在研究力求寻找一个有效的方案来解决动力、行动便捷性及控制驱动等问题。选择液压驱动的方式，是出于利用液压驱动的功率重量比大，响应速度快以及速度刚性好等优点，使得本双足仿人机器人的驱动系统具有合理的结构和较低的成本，具有更好的移动性能、更高的控制精度、更好的速度刚度，力求实现更为快速的运动和更加精确的控制特性。

现阶段双足机器人大多数还是利用电机驱动，但是在机器人技术飞速发展的今天。社会对机器人的要求呈现出多元化，机器人的工作坏境开始变得越来越复杂。同时对机器人的运动快速性和它的大负载能力提出更加苛刻的要求，这便要求我们能够找到一种能够提供更大的力和更高响应速度的驱动方式，而电机驱动的方式却很难满足机器人在快速性方面的要求。因此，液压驱动机器人又被重新被学者们重视了起来。

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