变身《极乐空间》大力士 机械外骨骼真奇妙

　步态稳定性控制

　　步态稳定性控制是人体下肢外骨骼研究的重点。自前南斯拉夫贝尔格莱德大学的麦沃曼尔·伍科布拉托维奇提出双足步行稳定性理论ZMP(零力矩点概念)后，双足步行机器人的稳定性控制一直沿用此法。所谓零力矩点是指地面上一点，在该点，作用在机器人上的合力绕这点的力矩为零。双足步行机器人为了保持身体平衡，必须保证所承受的所有外力的合力作用线通过支撑足，并处在支撑足与地面接触的区域内，亦即当ZMP落在脚板支撑范围之内时，人运动是稳定的。因此可以通过测定和调整ZMP位置来衡量和控制双足行走的稳定性。

　　驱动机构

　　前人对人体骨骼肌进行了大量研究，从仿生学角度考虑，人体下肢外骨骼腿部的驱动可以使用液压、气压和电机驱动。其区别是：

　　液压驱动：采用这种系统可以在运行过程中实现大范围无级调速，调速范围可达到1~2000。操控方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。除此之外，液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大。但其性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油及液压油作传动介质时还需注意防火问题。

　　气压驱动：该系统的工作介质为压缩性大的气体。这种能源供应方式简单，非常适合于空间要求严格和重量限制苛刻的场合，系统没有回收管路，因此其体积小、成本低、操作方便、容易保养；还适合于那些温度高，温度场变化较大的环境或对防火、防爆等有严格要求的场合。其缺点是排气时有噪声，不适合精度要求高的驱动控制。

　　电气驱动：它是利用电机产生的力或转矩，直接或经过减速机构去驱动负载，减少了由电能变为压力能的中间环节，直接获得所要求的机构运动。但对电机来说，其缺点是不允许反转，反转容易造成电机烧坏。