柔刚协同仿生足部机构构型设计与仿真分析
石旭杰 李长春 杨淇盛 王晗 崔斯航

长春工业大学人文信息学院，吉林长春，130000；

摘要：传统刚性仿生足部机构本身经常存在地形适配能力不足、抗外界干扰表现偏弱等现实问题。本探究立足于人体足部生物力学维度的各类特性，进行一款柔刚协同仿生足部机构一体化设计，将刚性杆件作为等效构件对人体足部骨骼进行复刻，以弹性拉索模拟肌肉以及韧带组织，基于群集理论搭配抗噪拟牛顿算法完成结构找形求解工作。随后，建立拉格朗日动力学方程、设计鲁棒模型预测控制器，并基于ADAMS虚拟样机开展跖屈、背屈两类运动的仿真验证。仿真结果显示，本套柔刚协同仿生足部机构完成了足弓弹性缓冲，踝关节也可开展多自由度转动。针对外界噪声带来扰动，可产生极小的轨迹跟踪误差数值，机构输出的运动状态平稳且柔顺，步态曲线同人体足部实际运动规律有较好契合性。

关键词：柔刚协同；生物力学；仿生足部；ADAMS仿真

参考文献

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