人类脊椎的生理结构与调控机理及其在仿人机器人中的应用研究

项目名称： 人类脊椎的生理结构与调控机理及其在仿人机器人中的应用研究

项目编号： No.51405469

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 李涛

作者单位： 中国科学院合肥物质科学研究院

项目金额： 25万元

中文摘要： 人类脊椎具有优异的力学和运动性能，但因其高冗余关节的结构特点使得目前仿人机器人几乎没有对躯干部位进行有效的脊椎仿生设计。本项目提出从生理结构、作用机理、生物力学及运动调控机制等方面对脊椎及其与关联肌肉韧带的相互作用进行研究，揭示脊椎具备优异性能的深层次原因；综合采用拓扑结构分析、等效功能替代、复杂机构解耦以及基于序单开链的机构综合等方法为仿人机器人开发具备优异性能的躯干；再通过揭示脊椎在人类运动调控机制中的作用进行运动规划，并采用基于零力矩点、中枢模式发生器以及生物反射模型的控制方法实现机器人自然的生物步态和协调的全身运动；通过开发物理样机验证系统对脊椎仿生机构设计的合理性、调控机理分析的正确性以及运动规划的有效性进行验证。项目的研究成功将促进仿人机器人实现良好的负载能力、自然的生物步态、协调的全身运动、较高的能源效率、较快的运动速度等优异性能，从而推动我国仿人机器人技术的发展。

中文关键词： 仿人机器人；脊椎结构；机器人躯干；调控机理；仿生机构

英文摘要： Human spine has outstanding mechanical property and motion performance. However, due to its high redundancy structure, most of the existing humanoid robots do not have spine-inspired trunks. This project carries out research on human spine and correspondi

英文关键词： Humanoid robot；Spine structure；Robot torso；Regulatory principle；Bionic mechanism