双足机器人腿部构型分类概览

按生物学模式，双足机器人腿部设计可分为“人腿”、“鸟腿”和合成腿，大多数双足机器人采用人腿方案。“人腿”和“鸟腿”均为生物启发 式腿部构型方案，即腿部构型符合人腿构型或鸟腿构型。绝大多数腿部构型采用人腿方案（ASIMO、HRP系列、WALKMAN、Optimus等），少 数双足机器人采用鸟腿（Cassie和Digit）和合成腿（Slider和Leo）。

按选用的机构类型将“人腿”构型进一步分为串联、并联和串并联混合三种类型。人腿方案差异体现在基于不同位置关节特点或腿部整体的考虑， 选用不同的机构对关节进行排布。绝大多数双足机器人基于髋关节、膝关节和踝关节各自的特点分别进行机构的设计，少数基于腿部整体对关节 进行排布（Gim et al., 2018）。

“人腿”自由度分布：髋关节3DOF+膝关节1DOF+踝关节2DOF

双足机器人腿部设计常选用旋转关节，一个关节仅有一个自由度。运动学设计中常见的3种关节类型分别为直线（prismatic）、旋转（revolute） 和球形（spherical）关节：线性或棱柱形关节可以沿单个轴进行平移或滑动运动；旋转关节围绕一个自由度的点运动；球形关节可以围绕一个点 在多个自由度上移动，但其控制较为复杂，通常用3个旋转关节代替。若无特别说明，本报告中的关节一般指旋转关节。

双足机器人单腿自由度通常为6个。人体单腿自由度为8个，对于机器人而言，单腿6自由度即可实现与人腿近似的形态和功能，大多数双足机器 人采用6自由度人腿方案。其中髋关节通常有3个自由度，分别控制关节滚动、俯仰、偏摆运动；膝关节只有1个俯仰自由度；踝关节有滚动、俯 仰2个自由度。

（精选报告来源：幻影智库）

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