《高效節能仿生步行腿的生物力學原理與關鍵技術》是依託吉林大學，由任雷擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高效節能仿生步行腿的生物力學原理與關鍵技術
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：任雷
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對制約雙足步行機器人運動性能提升的高能耗問題，本項目以機器人步行腿為研究對象，以人體下肢骨骼-肌肉系統為仿生原型，研究多種運動模式下人體下肢的運動學和動力學行為，明晰功能性關節的多軸性構型特徵、自由度位形及其對步態和運動性能的影響；建立基於解剖學的人體下肢骨骼-肌肉系統力學仿真模型，模擬研究下肢肌肉分布的拓撲結構、空間位形及其功能特徵，分析關鍵肌群的力學特性及其對運動性能的影響；探究周期性運動中骨骼-肌肉系統內的能量的有效傳遞、儲存及再利用模式，闡明肌肉系統對能量的調控原理；解析下肢肌肉系統與骨骼系統間的高效運動耦合機制，揭示基於骨骼-肌肉系統拓撲構型的人體下肢高效節能運動力學原理。在此基礎上，開發節能仿生腿的功能設計新技術，研發功能性仿生關節與仿生力學作用器，最終研製出一種具備良好行走性能的節能仿生步行腿，為雙足機器人高性能腿-足系統的創新設計與開發提供重要生物力學基礎和技術支持。
結題摘要
本項目針對制約雙足步行機器人的高能耗問題，項目組以雙足機器人步行腿為研究對象，以人體下肢骨骼-肌肉系統為仿生原型，研究了10名測試對象在慢速、常速、快速運動模式下的人體下肢運動學和動力學行為，解析了踝關節的多軸性構型特徵、自由度位形及其對步態和運動性能的影響；建立了基於解剖學的人體下肢骨骼-肌肉系統力學仿真模型，分析了關鍵肌群的力學特性及其對運動性能的影響；闡明了周期性運動中骨骼-肌肉系統對能量的調控原理，揭示了基於骨骼-肌肉系統拓撲構型的人體下肢高效節能運動力學原理。在此基礎上，項目組研製了3款具備良好行走性能的節能仿生步行機器人，為雙足機器人高性能腿-足系統的創新設計與開發提供了重要生物力學基礎和技術支持。
