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仿人机器人是一种外形酷似人类的机器人,仿人的意义在于机器人具有类人的外观、类人的感观系统、类人的智能思维、类人的控制系统和决策能力,甚至是最终其整体所表现出来的类人行为。与其它机器人如工业机器人、蛇形机器人、轮式移动机器人等相比,仿人机器人具有三个基本特征:能在人们所处的现实环境中工作;能使用人类所使用的工具;具有人的外形。仿人机器人在助老、助残、娱乐、服务、医疗等领域的应用尤为普遍。仿人机器人的移动能力远远优于其它机器人,但也正是由于它灵活的移动性,使得行走稳定性成为仿人机器人实际步行过程中的一个重要指标,而双足步行机器人行走时单双脚支撑转换时的冲击振动是一个影响稳定行走的重要因素。本文主要针对仿人机器人双足水平着地、水平起步的行走控制方式,设计了一款柔性着陆的仿人机器人足部机构,它的“柔性”缘于多维柔性铰链、波形弹簧及橡胶垫三者形成的着地缓冲体系和前二者形成的起步助力机能,使得仿人机器人能够很好地吸收路面激励对机器人的冲击并节约起步时的能量消耗,降低由冲击引起的零件疲劳损坏和精密传动误差的同时还节省了能量。本文所做具体工作如下:1、概述了仿人机器人在国内外的研究现状、发展趋势和在各领域的应用前景,归纳了国内外仿人机器人典型的足部机构的优缺点。其次,通过介绍国外的高科技运动鞋,为后文创新性地将运动鞋的设计理念融入到仿人机器人足部机构的设计中作铺垫。2、详细介绍人体足部的构成及特征、人类行走的基本规律,结合仿生设计的理论基础提出了“足+鞋”一体化简化模型和仿人机器人足部机构模型,并分析了机器人稳定行走的判定方法。3、基于简化足底模型和高科技运动鞋,用SOLIDWORKS软件设计出柔性着陆的机器人足部三维模型,利用SOLIDWORKS/SIMULATION仿真模块对关键零部件进行优化设计并最终确定足部零件的加工尺寸、加工工艺以及采购零件的规格,同时还结合ANSYS对多维柔性铰链的线性刚度进行了分析。4、建立足部机构带粘性阻尼的二自由度数学模型和动力学模型以及对比模型,匹配波形弹簧的刚度和阻尼系数,然后用MATLAB/SIMULINK仿真模块进行仿真,对比分析出机器人的质心加速度、弹簧的变形量等曲线,并得出相应的结论。