《表1 小型仿人机器人自由度分配》

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《仿人机器人的机械结构设计与控制系统构建》

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小型仿人机器人是根据人体形态来设计的，设有头部、躯干和四肢，其运动依靠关节的多自由度协调控制来实现，能够双足行走、手足配合运动并可以执行一定的任务，因此其自由度分配极为重要[3]。对于人体而言，头部有颈关节，躯干有腰关节，四肢有肩关节、腕关节、手指、髋关节、膝关节、踝关节和脚趾等[4]。由于人体自由度数量众多，运动机制十分复杂，所以无法完全将人体构造模式移植到仿人机器人上。本设计采用关节简化的方法进行机器人的自由度分配，即：颈部采用一个自由度，以实现机器人头部的转向；手部采用三个自由度，分别是肩关节处的一个自由度、肘关节处的一个自由度和腕关节处的一个自由度，这三个自由度可以帮助机器人手臂实现旋转、弯曲和平伸等动作；腿部采用六个自由度，分别是髋关节处的三个自由度、膝关节处的一个自由度、踝关节处的二个自由度，它们帮助机器人腿部实现基本的步态行走功能。表1展示了机器人自由度的分配情况。