有撓性驅(qū)動(dòng)單元的雙足機(jī)器人研制與步行實(shí)驗(yàn)

侯月陽(yáng)，吳偉國(guó)，高力揚(yáng)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，150001哈爾濱)

人類肌肉具有緩沖減振作用，可在具有外界沖擊時(shí)有效保護(hù)人體關(guān)節(jié);而仿人機(jī)器人大多采用減速器等傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，缺乏人類肌腱柔性，無(wú)法承受很大的沖擊載荷，而且人體關(guān)節(jié)由兩塊或更多肌肉驅(qū)動(dòng)，以非線性彈簧特性使關(guān)節(jié)柔順，仿人機(jī)器人應(yīng)該具有類似人的肌肉一樣的撓性驅(qū)動(dòng).撓性驅(qū)動(dòng)機(jī)器人可吸收振動(dòng)，減緩沖擊，保護(hù)機(jī)構(gòu)，同時(shí)減小系統(tǒng)的慣量影響，進(jìn)行能量存儲(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人穩(wěn)定步行［1］.液壓驅(qū)動(dòng)存在油液泄露問(wèn)題，氣動(dòng)人工肌肉控制精度低，繩驅(qū)動(dòng)則無(wú)上述缺點(diǎn)，然而繩驅(qū)動(dòng)具有延遲和回差，研究撓性驅(qū)動(dòng)機(jī)器人具有深遠(yuǎn)意義.

日本東京大學(xué)JSK研究室于2010年研制出KENZOH仿人機(jī)器人［2］，該機(jī)器人采用一種繩驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)剛度調(diào)整機(jī)構(gòu)，其輸出力矩不足以驅(qū)動(dòng)機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)［3-4］.MASAHIKO研制了“平面肌肉”機(jī)構(gòu)［5］，即鋼絲繩在多個(gè)帶輪上彎曲多次，以產(chǎn)生大速比.DEWEERTH于2010年研制了繩驅(qū)動(dòng)的仿人單腿機(jī)器人［6］，該機(jī)器人有髖、膝關(guān)節(jié)俯仰兩個(gè)自由度，采用鋼絲繩驅(qū)動(dòng)，該仿人腿機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但并沒(méi)有研制雙足機(jī)器人.NAKANISHI等［7］研制出繩驅(qū)動(dòng)骨架機(jī)器人KOJIRO，其能夠?qū)崿F(xiàn)站立姿態(tài)下的搖擺平衡控制.TOYOTAKA于2011年研制出仿人機(jī)器人KENSHIRO［8］，該機(jī)器人所有關(guān)節(jié)自由度與人類相同，但無(wú)模塊化驅(qū)動(dòng)單元，其大腿長(zhǎng)0.348 m，質(zhì)量4 kg，輸出角度范圍-30°～40°，輸出29.4 N［9］.NAKANISHI研究室研制了繩驅(qū)動(dòng)仿人機(jī)器人KOTARO［10］，該機(jī)器人采用繩驅(qū)動(dòng)肌肉單元，其雙腿僅能單向運(yùn)動(dòng).

人類常速步行著地沖擊力為體重的3.5倍，跑步著地沖擊為5倍，最大為7倍，剛性驅(qū)動(dòng)難以緩沖機(jī)器人在未知環(huán)境下進(jìn)行跳躍或者步行的沖擊，撓性驅(qū)動(dòng)可緩解沖擊.目前，僅有早稻田大學(xué)高西研究室研制出全撓性仿人雙足機(jī)器人，其步速為0.023 km/h［11］;世界上速度最快的剛性驅(qū)動(dòng)機(jī)器人步速為9 km/h［12］，其無(wú)法緩沖很大的沖擊載荷.

由于撓性驅(qū)動(dòng)難于控制，所以本文首先采取撓性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)與剛性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)混合驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的辦法研究仿人雙足穩(wěn)定步行問(wèn)題.在設(shè)計(jì)研制的FDU-I［13］、FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元和所設(shè)計(jì)單元控制器基礎(chǔ)上［14-15］，研制一種髖關(guān)節(jié)帶有兩個(gè)撓性驅(qū)動(dòng)的雙足步行機(jī)器人，研究其穩(wěn)定步行控制問(wèn)題，后續(xù)研究逐步增加驅(qū)動(dòng)單元，以實(shí)現(xiàn)全部撓性驅(qū)動(dòng).

1 仿人雙足機(jī)器人的設(shè)計(jì)

受到仿生肌腱的啟發(fā)，利用鋼絲繩模擬人類肌腱，并將繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成模塊化撓性驅(qū)動(dòng)單元，該單元類似于人類肌肉的工作方式，鋼絲繩拉緊時(shí)便可驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，鋼絲繩的撓性可吸收振動(dòng)，緩解沖擊.將撓性驅(qū)動(dòng)單元用于雙足機(jī)器人，模擬人類雙腿的運(yùn)動(dòng)方式，不僅在仿生學(xué)上實(shí)現(xiàn)類人，也能有效降低機(jī)器人受到的外界沖擊，從而減小傳遞到電氣部分的振動(dòng).為實(shí)現(xiàn)仿人肌腱驅(qū)動(dòng)的步行方式，同時(shí)驗(yàn)證撓性驅(qū)動(dòng)單元對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)能力，設(shè)計(jì)FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人，由于撓性驅(qū)動(dòng)存在回差和時(shí)滯，配置多個(gè)撓性驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人步行控制難度較大，因此并沒(méi)有將機(jī)器人所有關(guān)節(jié)都配置撓性驅(qū)動(dòng)單元，而是在其雙腿髖關(guān)節(jié)各布置一個(gè)撓性驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)FDUBR-I的髖關(guān)節(jié)俯仰自由度.

1.1 機(jī)構(gòu)自由度配置與規(guī)格

為研究撓性驅(qū)動(dòng)在雙足機(jī)器人上的應(yīng)用，設(shè)計(jì)10自由度FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人(三維模型軸測(cè)圖如圖1(a)所示)，腿部自由度采用2-1-2配置(自由度配置如圖1(b)所示)，即髖關(guān)節(jié)為橫滾和俯仰自由度，膝關(guān)節(jié)為俯仰自由度，踝關(guān)節(jié)為俯仰和橫滾自由度.兩個(gè)撓性驅(qū)動(dòng)單元分別驅(qū)動(dòng)左、右髖關(guān)節(jié)俯仰自由度，而且撓性驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)模塊化接口，可作為機(jī)器人大腿部件，并方便地與膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)其他部件相連接.FDUBR-I型機(jī)器人整機(jī)質(zhì)量22.5 kg，質(zhì)量分布如圖1(c)所示.

圖1 機(jī)器人三維模型與參數(shù)

1.2 撓性驅(qū)動(dòng)單元

FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元(如圖2)是基于仿生肌腱驅(qū)動(dòng)和動(dòng)滑輪組增力原理而設(shè)計(jì)的模塊化單元，其長(zhǎng)寬高分別為279.0、105.2、107.0 mm;性能測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果表明:該單元具有負(fù)載能力大(額定轉(zhuǎn)矩12.6 N·m，此轉(zhuǎn)矩下單元輸出轉(zhuǎn)速77.5(°)/s)、頻響高(6.1 Hz)、減緩沖擊(減緩≥34.5%)等特點(diǎn)，該撓性驅(qū)動(dòng)單元在額定負(fù)載下傳動(dòng)與控制誤差合計(jì)＜±0.92°.FDU-II構(gòu)成如圖2(a)所示，其原理圖如圖2(b)所示.符號(hào)*表示鋼絲繩固定點(diǎn).

圖2 FDU-ⅠⅠ型撓性驅(qū)動(dòng)單元三維模型及原理圖

1.3 機(jī)器人其他關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)

根據(jù)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，雙足機(jī)器人橫滾關(guān)節(jié)對(duì)驅(qū)動(dòng)能力的要求比俯仰關(guān)節(jié)的低，但是橫滾關(guān)節(jié)的剛度對(duì)于機(jī)器人單腳支撐期的穩(wěn)定步行至關(guān)重要.俯仰關(guān)節(jié)是雙足步行中最重要的關(guān)節(jié)，必須能夠輸出高轉(zhuǎn)速和大扭矩.

除髖關(guān)節(jié)俯仰自由度采用FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)之外，其他關(guān)節(jié)均采用DC伺服電機(jī)-同步齒形帶-諧波減速器的驅(qū)動(dòng)方式.諧波減速器由于高速比、高精度、高剛度而廣泛用于機(jī)器人系統(tǒng).各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)能力參數(shù)(含F(xiàn)DU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元的參數(shù))如表1所示，撓性驅(qū)動(dòng)單元用來(lái)驅(qū)動(dòng)髖關(guān)節(jié)Pitch自由度.該撓性驅(qū)動(dòng)單元已申請(qǐng)發(fā)明專利［13］.

表1 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)能力的設(shè)計(jì)參數(shù)

2 仿人雙足機(jī)器人研制

研制的FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人整機(jī)實(shí)物圖如圖3(a)所示，搭建的FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)物如圖3(b)所示.該雙足步行機(jī)器人特點(diǎn)是:小型化、輕量化(直立高度為731 mm，整機(jī)22.5 kg);具有開(kāi)放性(可以添加各種傳感器，系統(tǒng)擁有預(yù)留A/D、IO、串口、PCI接口等).FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件、軟件兩部分組成.FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件框圖如圖4所示.

圖3 仿人雙足機(jī)器人

圖4 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

單塊PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡與上位機(jī)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太網(wǎng)進(jìn)行通信，該通信方式最多只能讓一塊PMAC板卡同時(shí)驅(qū)動(dòng)6個(gè)電機(jī)，而FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人搭載10個(gè)電機(jī)，因此搭建符合IEEE802.3規(guī)范的交換式以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上位機(jī)與兩塊多軸運(yùn)動(dòng)控制卡PMAC的通信，其數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10 Mbit/s，經(jīng)測(cè)試，上位機(jī)與PMAC通信周期為1.6 ms(從上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到PMAC，并從PMAC返回?cái)?shù)據(jù)到上位機(jī)).

編寫(xiě)的FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件模塊包含運(yùn)動(dòng)控制模塊和傳感器信號(hào)處理模塊兩部分，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的雙足穩(wěn)定步行.利用PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)PCOMM32.DLL，在Windows XP系統(tǒng)下完成控制系統(tǒng)軟件的編寫(xiě).該軟件功能:為上位機(jī)與PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡建立通訊;發(fā)送機(jī)器人步行控制指令到運(yùn)動(dòng)控制卡;接收傳感器信號(hào)實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)在上位機(jī).控制系統(tǒng)軟件模塊框圖如圖5所示.

PMAC軟件包括用于撓性驅(qū)動(dòng)單元的基于黏彈性動(dòng)力學(xué)模型反饋的關(guān)節(jié)全閉環(huán)與張力反饋控制器［14］(其原理如圖6所示).由于采用鋼絲繩傳動(dòng)從而撓性單元具有較大的回差和滯后，且系統(tǒng)頻響較低.為解決這一問(wèn)題，采用一種張力反饋和關(guān)節(jié)全閉環(huán)的控制策略，通過(guò)黏彈性動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行關(guān)節(jié)位置和關(guān)節(jié)速度反饋，根據(jù)鋼絲繩彈性變形進(jìn)行關(guān)節(jié)速度和關(guān)節(jié)加速度的前饋.關(guān)節(jié)位置誤差與速度誤差反饋，相當(dāng)于在電機(jī)內(nèi)部位置環(huán)與速度環(huán)的基礎(chǔ)上引入關(guān)節(jié)的位置環(huán)與速度環(huán).對(duì)彈性變形的速度與加速度前饋，其基本思想是通過(guò)彈性變形公式［14］可求得鋼絲繩伸長(zhǎng)量，由伸長(zhǎng)量求得需要前饋的速度與加速度，通過(guò)實(shí)時(shí)修改速度前饋系數(shù)與加速度前饋系數(shù)來(lái)達(dá)到補(bǔ)償鋼絲繩伸長(zhǎng)量的目的.

圖6 撓性驅(qū)動(dòng)單元控制器原理［15］

3 仿人雙足機(jī)器人步行實(shí)驗(yàn)

雙足步行實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)現(xiàn)帶有部分撓性驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人步行;驗(yàn)證撓性驅(qū)動(dòng)對(duì)雙足機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)能力;驗(yàn)證基于黏彈性動(dòng)力學(xué)模型反饋的關(guān)節(jié)全閉環(huán)與張力反饋控制器［14-15］對(duì)撓性驅(qū)動(dòng)單元的控制作用.分別對(duì)撓性驅(qū)動(dòng)單元采用PID伺服跟蹤控制、關(guān)節(jié)全閉環(huán)與張力反饋控制的雙足機(jī)器人步行實(shí)驗(yàn).

3.1 采用PⅠD軌跡跟蹤控制的步行實(shí)驗(yàn)

首先進(jìn)行對(duì)雙足機(jī)器人各關(guān)節(jié)均采用PID軌跡跟蹤控制的步行實(shí)驗(yàn).對(duì)撓性驅(qū)動(dòng)單元采用關(guān)節(jié)PID軌跡跟蹤控制的步行實(shí)驗(yàn)按步速、步數(shù)分組進(jìn)行，步行實(shí)驗(yàn)步速序列:0.02、0.04、0.06、0.08 km/h，步速由步長(zhǎng)和步行周期決定，每種步速下，再分成3組不同步長(zhǎng)、步行周期的實(shí)驗(yàn)，步長(zhǎng)分別是220、240、260 mm，所有的步行樣本是按著文獻(xiàn)［16］方法生成，各組均進(jìn)行了5次步行實(shí)驗(yàn).

機(jī)器人步行樣本6步(包括起步、2個(gè)完整步行周期、完了步)，按步速分成5組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，機(jī)器人均未完成整個(gè)步行過(guò)程，各步速下機(jī)器人最多能夠步行3步，在該系列實(shí)驗(yàn)最高步速(0.08 km/h，步長(zhǎng)220 mm，步行周期10 s)下分別完成了1步步行1次，2步步行3次，3步步行1次，步行3步的實(shí)驗(yàn)視頻按時(shí)間序列視頻截圖如圖7所示，機(jī)器人在第3步未結(jié)束時(shí)傾覆.

圖7 采用PⅠD控制器的步行實(shí)驗(yàn)視頻截圖(光滑瓷磚地面)

FDU-II鋼絲繩張力、髖關(guān)節(jié)俯仰力矩、FDUII關(guān)節(jié)角、FDU-II關(guān)節(jié)角誤差、FDU-II關(guān)節(jié)相圖分別如圖8(a)～(f)所示.髖關(guān)節(jié)俯仰力矩最大值為15.6 N·m，該沖擊力矩也是機(jī)器人傾覆時(shí)造成的，盡管超出了FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元額定力矩(12.6 N·m)，但其機(jī)械、電氣部分仍可正常工作，表明撓性驅(qū)動(dòng)單元額定力矩并非撓性驅(qū)動(dòng)單元的極限輸出力矩，其具有一定的過(guò)載能力，邁步過(guò)程的力矩峰值為8.7 N·m，力矩較大，但未超過(guò)撓性驅(qū)動(dòng)單元額定力矩.撓性驅(qū)動(dòng)單元在21 s時(shí)刻關(guān)節(jié)跟隨誤差為5.2°，在此之前，跟隨誤差已呈發(fā)散趨勢(shì)，在10～12 s區(qū)間內(nèi)關(guān)節(jié)跟隨誤差已達(dá)到4.4°.機(jī)器人僅步行3步傾覆，機(jī)器人在右腿邁步即將結(jié)束時(shí)，發(fā)生了雙腳的頻繁振蕩，產(chǎn)生了較大關(guān)節(jié)力矩，左、右腿分別出現(xiàn)了從-20.2～-35.8(°)/s、從21.3～36.2(°)/s的速度突變，突變分別達(dá)到77%、70%，且雙腿髖關(guān)節(jié)極限環(huán)均發(fā)生較大偏移，表明機(jī)器人撓性關(guān)節(jié)處于非正常工作狀態(tài).

對(duì)撓性驅(qū)動(dòng)單元采用PID軌跡跟蹤控制的雙足機(jī)器人步行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)器人撓性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)軌跡跟蹤誤差較大(5.2°)，關(guān)節(jié)有較大沖擊力矩(15.6 N·m)，機(jī)器人在第3步邁步階段已經(jīng)發(fā)生傾覆，而機(jī)器人采用諧波減速器的關(guān)節(jié)跟隨誤差約為1°.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:單純PID軌跡跟蹤控制不適用于撓性驅(qū)動(dòng)單元，得不到持續(xù)的穩(wěn)定步行結(jié)果.為此，本文進(jìn)一步進(jìn)行撓性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)全閉環(huán)與張力反饋控制下仿人雙足步行機(jī)器人持續(xù)穩(wěn)定步行實(shí)驗(yàn).

圖8 步行實(shí)驗(yàn)結(jié)果(PⅠD控制)

3.2 采用關(guān)節(jié)全閉環(huán)與張力反饋控制的步行實(shí)驗(yàn)

對(duì)撓性驅(qū)動(dòng)單元采用關(guān)節(jié)全閉環(huán)和張力反饋控制，分別按3.1小節(jié)分組方法進(jìn)行機(jī)器人步行實(shí)驗(yàn).該系列實(shí)驗(yàn)下的機(jī)器人能夠完成各組步行運(yùn)動(dòng)，目前步速最大可達(dá)0.1 km/h(步長(zhǎng)260 mm，步行周期10 s)，其實(shí)驗(yàn)視頻按時(shí)間序列視頻截圖如圖9所示.

圖9 撓性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)全閉環(huán)和張力反饋控制下持續(xù)穩(wěn)定雙足步行實(shí)驗(yàn)(光滑瓷磚地面)

FDU-II撓性關(guān)節(jié)(即撓性驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)下髖關(guān)節(jié))力矩、關(guān)節(jié)角誤差分別如圖10(a)～(f)所示.

髖關(guān)節(jié)俯仰關(guān)節(jié)兩側(cè)鋼絲繩牽引力矩最大值為5.2 N·m，未達(dá)到FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元額定力矩(12.6 N·m)的1/2，具有較大力矩余量，采用PID軌跡跟蹤控制力矩為8.7 N·m.關(guān)節(jié)實(shí)際轉(zhuǎn)速最大為29.5(°)/s，僅為FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元額定轉(zhuǎn)速(77.5(°)/s)的2/5，該步速下關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速較低，速度余量較大;FDU-II關(guān)節(jié)最大跟蹤誤差為0.89°.

FDU-II驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)極限環(huán)(如圖10(a)、(b)中的大環(huán))呈現(xiàn)周期性循環(huán)狀態(tài)，兩腿在完整步行周期內(nèi)各邁步4次，極限環(huán)分別有4個(gè)大環(huán)，表明機(jī)器人在邁復(fù)步的步行過(guò)程中處于穩(wěn)定狀態(tài)，中間的小環(huán)為下蹲和起立過(guò)程，交叉環(huán)為初始和最后的半步，這兩個(gè)環(huán)都是單環(huán).兩個(gè)撓性驅(qū)動(dòng)單元關(guān)節(jié)極限環(huán)未出現(xiàn)速度峰值點(diǎn)，可知撓性驅(qū)動(dòng)單元關(guān)節(jié)是穩(wěn)定的.

采用撓性驅(qū)動(dòng)單元關(guān)節(jié)全閉環(huán)和張力反饋控制，機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定步行，撓性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)跟隨誤差較小，鋼絲繩所受張力較小，且無(wú)較大突變，表明關(guān)節(jié)全閉環(huán)和張力反饋控制器對(duì)撓性驅(qū)動(dòng)單元具有良好控制效果.

圖10 關(guān)節(jié)全閉環(huán)與張力反饋控制下的步行實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 論

1)設(shè)計(jì)、研制了10自由度FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人，該機(jī)器人髖關(guān)節(jié)俯仰自由度由FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，具有小型化、輕量化、開(kāi)放性等特點(diǎn).

2)搭建了FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件和軟件，該控制系統(tǒng)包括FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元的張力反饋和關(guān)節(jié)全閉環(huán)控制子系統(tǒng)以及剛性關(guān)節(jié)軌跡跟蹤控制子系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)雙足步行機(jī)器人的在線實(shí)時(shí)控制.

3)進(jìn)行了FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人穩(wěn)定步行實(shí)驗(yàn)，機(jī)器人步速可達(dá)0.1 km/h(日本早稻田大學(xué)于2012年研制的繩驅(qū)動(dòng)機(jī)器人步速為0.023 km/h［11］)，步行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明關(guān)節(jié)全閉環(huán)和張力反饋控制器對(duì)雙足機(jī)器人具有頻響高、跟蹤誤差小及有效減緩沖擊力等良好控制效果，撓性驅(qū)動(dòng)單元對(duì)雙足機(jī)器人具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力.

4)對(duì)于實(shí)現(xiàn)的0.1 km/h步速，F(xiàn)DU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元尚余有額定力矩的1/2、額定輸出轉(zhuǎn)速的3/5的驅(qū)動(dòng)能力，且該步速下各關(guān)節(jié)中實(shí)際所需驅(qū)動(dòng)力矩最大(12 N·m)關(guān)節(jié)為膝關(guān)節(jié)，表明所研制的FDUBR-I型仿人雙足機(jī)器人尚有提高步速的潛力，而且FDU-II型撓性驅(qū)動(dòng)單元也有能力作為其膝、踝關(guān)節(jié)使用.同時(shí)也意味著所有關(guān)節(jié)皆采用撓性驅(qū)動(dòng)方式在穩(wěn)定步行控制上可能會(huì)更加困難、復(fù)雜，富有挑戰(zhàn)性.

5)作為下一步研究工作，今后將由2個(gè)撓性驅(qū)動(dòng)單元逐步增加至4～10個(gè)、研制以撓性驅(qū)動(dòng)為主乃至全部采用撓性驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的仿人雙足步行機(jī)器人，進(jìn)行撓性驅(qū)動(dòng)控制理論與抗大沖擊試驗(yàn)研究.

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