智能接待機(jī)器人的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計方案參考：運動范圍和運動速度變化

智能接待智能接待機(jī)器人的關(guān)鍵在于設(shè)計關(guān)節(jié)及其控制，因而增加了關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)控制的復(fù)雜度。每個關(guān)節(jié)都是影響智能接待智能接待機(jī)器人整體運動狀態(tài)的因子，所以設(shè)計時需要考慮全體的運動特性，并對關(guān)節(jié)的運動范圍和運動速度變化做出約束。智能接待智能接待機(jī)器人關(guān)節(jié)運動的約束來自運動范圍和運動速度兩個方面。另外，在關(guān)節(jié)設(shè)計時也要考慮不同關(guān)節(jié)所受不同力的影響，并要設(shè)計不同的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。

(1)運動范圍約束。智能接待智能接待機(jī)器人各個關(guān)節(jié)都有其運動范圍，需要對各個關(guān)節(jié)的運動 范圍進(jìn)行約束。為了使其能夠更穩(wěn)定地步行，要分別對智能接待智能接待機(jī)器人下肢12 DOF 的運動 和上體腰及手臂等7個關(guān)節(jié)的運動進(jìn)行約束。全身各個關(guān)節(jié)的運動范圍分別如表3.1 所示，由于兩條腿的運動范圍一樣，所以表3.1中沒有區(qū)分左右腿，只是按照關(guān)節(jié)來描 述。運動幅度正負(fù)的標(biāo)定是以直立姿態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動方向來定，順時針方向為 負(fù)，逆時針方向為正。

表3.1智能接待智能接待機(jī)器人關(guān)節(jié)運動范圍約束

(2)運動速度約束。關(guān)于智能接待智能接待機(jī)器人運動速度，現(xiàn)有的算法只能維持它的低速二足 步行。 一些比較成功的二足步行機(jī)器人步行速度可以從360m/h(Sony SDR-4X)~ 2.5km/h (本田ASIMO) 不等。但是由于智能接待智能接待機(jī)器人的身高和步長差異很大，所以不能 單純依靠步行絕對速度來衡量步行的快慢和質(zhì)量。本節(jié)利用智能接待智能接待機(jī)器人步行速度除以 其腿長后，計算得出其相對速度。按照這種算法可以得到正常步行情況下，人的相對速 度約為4,本田 ASIMO 相對速度約為2.8。目前二足步行速度Z快的智能接待智能接待機(jī)器人 RunBot 相對速度約為3.5。

本節(jié)所述的智能接待智能接待機(jī)器人身高和ASIMO 幾乎一致，但重量卻比 ASIMO 的54kg 重逾 15kg 。ASIMO 的材料、驅(qū)動、傳感器等條件都比本節(jié)設(shè)計的智能接待智能接待機(jī)器人好很多。綜合以 上考慮，本節(jié)設(shè)計的智能接待智能接待機(jī)器人步行相對速度可定為1,把相對速度換算成絕對速度 v, 則