目录

1.开题依据1

2. 文献综述..1

2.1 国内外的发展现状..1

2.2 国内外的关键技术分析..3

3．方案论证.5

4．毕业设计（论文）内容.7

5. 重点内容...7

6. 工作进度安排...7

7．参考资料..8

1.开题依据

在自然界或者人类社会中，存在人类无法到达的地方和可能危机人类生命的特殊场合，如工地，防灾救援现场等许多领域，对这些复杂环境的不断探索和研究往往需要有机器人的介入。与轮式或履带式机器人相比，由于足式机器人的立足点是离散的点，可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，足式机器人对崎岖路面也具有很好的适应能力。常见的足式步行机器人包括双足步行机器人，四足步行机器人，六足步行机器人，八足步行机器人等。其中四足步行机器人是一种对复杂地形具有高度适应性和具有实际应用价值的移动机器人，比双足步行机器人承载能力强，稳定性好。同时又比六足，八足步行机器人结构简单，因此受到各国研究人员的普遍重视。  

四足机器人是一门集仿生学，机械学及控制工程学等多学科融合交汇的综合性的学科。不仅涉及到线性，非线性，基于多种传感器信息控制以及实施控制技术，而且还囊括了复杂机电系统的建模，数字仿真技术及混合系统的控制研究等方面的技术。其发展往往代表一个国家的科技实力和机电一体化的最新产品。

2. 文献综述

四足步行机器人是机器人家族的一个重要分支，其不仅承载能力强，而且容易适应崎岖不平的地形。它既能使用静态稳定的步态缓慢平滑地行走，又能以动态稳定的步态跑动。与轮式、履带式移动机器人相比，在崎岖不平的路面，步行机器人具有独特优越性能，在这种背景下，步行机器人的研究蓬勃发展起来。

2.1 国内外的发展现状

20世纪60年代，四足步行机器人的研究工作开始起步。随着计算机技术和机器人控制技术的研究和应用，到了20世纪80年代，现代四足步行机器人的研制工作进入了广泛开展的阶段。

世界上第一台真正意义的四足步行机器人是有Frank和McGhee于1977年制作的。该机器具有良好的步态运动稳定性，但缺点是，该机器人的关节是由逻辑电路组成的状态机控制的，因此机器人的行为受到限制，只能呈现固定运动形式。

20世纪80，90年代最具代表性的四足步行机器人是日本Shigeo Hirose实验室研制的TITAN系列。1981~1984年Hirose教授研制成功脚步装有传感和信号处理系统的TITAN-III。它的脚底步由形状记忆合金组成，可自动检测与地面接触的状态。姿态传感器和姿态控制系统根据传感信息做出的控制决策，实现在不平整地面的自适应步行。TITAN-VI机器人采用新型的直动性腿机构，避免了上楼梯过程中两腿的干涉，并采用两级变速驱动机构，对腿的支撑相和摆动相分别进行驱动。

2000-2003年，日本电气通信大学的木村浩等人研制成功了具有宠物狗外形的机器人Tekken-IV，如图1所示。它的每个关节安装了一个光电码盘，陀螺仪，倾角计和触觉传感器。系统控制是由基于CPG的控制器通过反射机制来完成的。Tekken-IV能够实线不规则地面的自适应动态步行，显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的优点。它的另一特点是利用了激光和CCD摄像机导航，可以辨别和避让前方存在的障碍，能够在封闭回廊中实现无碰撞快速行走。

目前最具代表性的四组步行机器人是美国Boston dynamics实验室研制的BigDog，如图2所示。它能以不同的步态在恶劣的地形上攀爬，可以负载高达52KG的重量，爬升可达35°的斜坡。其腿关节类似动物腿关节，安装有吸收震动部件和能量循环部件。同时，腿部连有很多传感器，其运动通过伺服电机控制。该机器人机动性和反应能力都很强，平衡能力极佳。但由于汽油发电机需携带油箱，故工作时受环境影响大，可靠性差。另外，当机器人行走时引擎会发出怪异的噪音。