合规机械和电机控制在跳跃中的作用 - - 从人到机器人

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 人类和动物双脚运动提供了生物灵感机器人和辅助设备的模型.
• 腿关节机制和神经控制从远端到近端不同,影响运动控制策略.

研究的目的:

• 研究被动性和活性性质在人类跨越不同频率的作用.
• 分析人类腿部关节动力学和动力学,以告知生物灵感跳跃机器人的设计和控制.
• 使用生物灵感机器人作为测试台验证人类跳跃概念.

主要方法:

• 在跳跃过程中对人类腿部关节的动力学和动力学分析.
• 开发用于脚和膝关节的生物灵感模型.
• 在EPA-hopper-II机器人上实施和测试这些模型.
• 强力调制合规 (FMC) 建模用于膝关节控制.

主要成果:

• 远端关节 (例如,脚) 更受益于被动遵守,而近端关节 (例如,膝盖,部) 需要积极控制能源管理.
• 脚和膝盖关节对于调整跳跃频率至关重要,脚硬度和膝盖控制参数是关键.
• 强力调节的合规性有效地预测了跳跃期间人类膝盖扭矩角度模式.
• 机器人实验验证了生物力学发现,并提出了机器人改进的领域.

结论:

• 像肌这样的被动合规元素在远端腿部关节中比近端关节更有效.
• 远端关节的增强合规性提高了近端关节管理能量波动的能力.
• 该研究提供了一种经过验证的生物灵感模型,用于设计符合规范和适应性强的机器人机动系统.