连杆形式的腿机构十一种：盘点机器人行走背后的机械原理

eagler8 · 发表于 2021-1-14 19:21

本帖最后由 eagler8 于 2021-1-15 08:51 编辑

每一只“仿生腿”，都又是利用了基本的三角桁架结构，还有黄金比例的几何学。

eagler8 · 发表于 2021-1-14 19:27

泰奥·扬森把实验后所得的比例称为“13个神圣数字”。而这13这个数值指的就是脚上每个关节骨架的长度，他们之间相对应的比例关係让整体行动起来流畅自如。

eagler8 · 发表于 2021-1-14 20:05

eagler8 · 发表于 2021-1-14 20:07

eagler8 · 发表于 2021-1-14 20:11

本帖最后由 eagler8 于 2021-1-14 20:52 编辑

荷兰伟大的艺术家Theo Jansen和他的惊世之作！！海滩“仿生兽”，可以说相当的牛。

eagler8 · 发表于 2021-1-14 20:22

本帖最后由 eagler8 于 2021-1-14 20:52 编辑

【BBC】“风力仿生兽”游走在海滩上

eagler8 · 发表于 2021-1-14 20:51

本帖最后由 eagler8 于 2021-1-14 20:53 编辑

【TED】食风的海边怪兽——人造生物8分钟视频

eagler8 · 发表于 2021-1-14 21:00

Theo Jansen 的工作间

eagler8 · 发表于 2021-1-15 09:55

本帖最后由 eagler8 于 2021-1-15 09:56 编辑

附件一：连杆机构几个简单概念
1）运动链中固定不动的构件称为机架；机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件称为原动件；其余构件称为从动件。
2）四杆机构中，能独立运动的构件称为原动件；与机架相连的构件称为连架杆，其中能作整周转动的连架杆称为曲柄，只能在小于360°范围内转动的称为摇杆；不直接与机架相连的构件称为连杆，连杆作平面运动。
3）自由度大于零称为机构；若自由度小于等于零，则称为桁架。
4）机构具有确定运动的条件：原动件的数目与机构的自由度（或独立运动参数的数目）相等。若原动件数小于机构的自由度，则机构的运动不能完全确定。若原动件数大于机构的自由度，机构被卡死或损坏。
5）平面机构自由度计算公式（注意区分复合铰链、局部自由度、虚约束）：
F=3n-（2PL+PH）
式中：F为机构自由度，n为活动构件数（机架除外），PL为低副个数，PH为高副个数。

注：通过面接触而构成的运动副称为低副，低副约束两个自由度；通过点或线接触而构成的运动副称为高副，高副约束一个自由度，常见高副

eagler8 · 发表于 2021-1-15 10:11

附件二：腿机构（Leg Mechanism）的设计要求
腿机构（或者叫行走机构）是一种旨在模仿人类或动物行走运动的连杆机构。机械腿可以有一个或多个驱动，可以实现简单的平面运动或复杂的空间运动。提起连杆机构形式的腿机构，我们一般可以想到Jansen制作的沙滩怪兽。

腿机构的设计要求一般可以表述为：
1. 接触地面时的垂直速度尽量恒定；
2. 当支脚不接触地面时，应尽快移动；
3. 恒定的力矩/力输入（至少不要有极端的峰值）；
4. 足够的步幅高度；
5. 对于2条腿或4条腿机构，支脚需要有至少1/2的运动周期接触地面；对于3条腿或6条腿机构，支脚需要有至少1/3的运动周期接触地面；
6. 最小化的运动质量；
7. 质心总是在支撑底座内部；
8. 转向时，每条腿（或每组腿）应分别控制；
9. 腿机构能够实现前行和后退。
（当然还有其他的设计指标......）