姓名：徐 喆
專業：機械工程
導師：高峻峣
年級🙎🏿‍♂️：2013級碩博連讀生
學院：機械學院
訪學時間：2015年10月至2017年5月25日
研究課題🖖🏼：雙足機器人步態規劃和穩定性控製
聯培單位：美國卡內基梅隆大學

      一、聯培科研情況

      1、研究課題

       雙足機器人步態規劃和穩定性控製是現在腿足機器人領域內一個非常重要的研究方向👩🏻‍⚖️，在這個領域內🫲🏿，美國和日本的機器人在近十年取得了飛速的發展👨‍👦‍👦。大家最熟悉的例子就是當今腿足機器人界的兩大“網紅”🚤，美國波士頓動力公司的Atlas機器人和日本本田公司的Asimo機器人🖋。所以🔜，為了能夠學習到最前沿的知識💆🏽‍♀️，我在機器人研究所所長黃強教授和副所長高峻峣老師的支持下，到在機器人領域內名列世界前茅的美國卡內基梅隆大學，師從Stelain Coros教授開展有關腿足機器人的研究。在這19個月的聯合培養中，我取得了多項研究成果，並發表了兩篇SCI期刊論文🧑‍🍼。我提出了一種基於彈簧倒立擺模型的可變腿長和剛度的機器人運動模型，並在仿真中充分證明了該模型在雙足機器人運動規劃和穩定性控製方面具有非常好的應用價值。之前已有的模型不能滿足機器人起步時步幅較小的運動步態🎐，所以只能在第一步就進行大幅加速。我提出的模型可以通過變化腿部虛擬彈簧的自然長度來完成從靜止狀態開始的穩定加速。另一方面，由於人體具有步行、腳跟落地奔跑和前腳掌落地奔跑等多種步態🙎🏽‍♀️🏇🏻，我又結合人體運動數據，提出了一種通過變化腿部虛擬彈簧剛度來實現不同步態的方法。在行走狀態下⇨，模型腿部剛度最低👨🏻‍⚕️，可以實現類似人類行走的步態，並實現1m/s的步行速度。通過提升剛度🧑🏼‍🦳，能夠實現後腳跟著陸的奔跑方式，這種步態需要在落地相位中控製機器人腳底的壓力中心🌁，使其隨著運動從後腳跟運動到前腳掌。為了實現前腳掌落地奔跑方式➿✊，剛度需要進一步提高。這種步態將腳部的長度算入到機器人整體腿長中👐，所以腿長相對前一種步態有所提高。通過理論計算和物理仿真可以發現，我提出的方法可以從動力學和運動學上模擬人體的運動步態。這就充分說明了本人提出的方法具有仿生特性和良好的應用價值，可以使機器人完成類似人體的各種步態。

       2、參加科研情況

       美國卡內基梅隆大學每周都會舉辦有關腿足機器人的研討會🏋🏻‍♂️，由相關領域的老師和博士研究生輪流介紹自己近期的研究成果。研討會相比正規學術會議更加輕松🐫，也更加容易頭腦風暴想出更好的想法👩🏿‍🍼。我在學習期間一共做了兩次報告，同學和老師們提出的各種意見和建議讓我受益匪淺，對我的研究起到了非常好的促進作用🚮。

       二、聯培科研成果

       1、Z．Xu, J. Gao，“RobotSimulations Based on Bipedal Spring-Mass Model With Variable Slack Length andStiffness”，IEEE Access, January 2017, vol. 5，pp.1156-1163.

       2、Z. Xu, J.Gao “Bionic control scheme based on muscle–tendon unit for electrohydrauliccylinder”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I:Journal of Systems and Control Engineering, July 2016, vol. 230, issue 9, pp. 921-931.

       3、Z. Xu, J.Gao, C. Liu, “Stability analysis of quadruped robot based on compliant control”🙇🏻‍♂️， Roboticsand Biomimetics (ROBIO), 2016 IEEE International Conference on. IEEE, 2016: pp.236-241.

徐喆博士和優必選機器人公司王總合影