仿人型跑步机器人矢状面跑步运动的实现

基于“虚拟腿”的概念,提出了一种新的方法实现仿人型跑步机器人在矢状面内的跑步运动．首先,规划机器人质心的轨迹; 在起跳阶段通过求解“虚拟腿”的二自由度动力学方程,规划机器人质心的轨迹;在飞行阶段机器人质心做自由落体运动．然后,对机器人双脚的运动和上臂的运动进行规划,采用牛顿—拉斐逊法求解非线性方程组得到机器人在每个时刻的运动学参数．最后,根据动力学方程求出各个关节的驱动力矩．仿真实验结果表明：机器人跑步时各个关节角度和关节驱动力矩变化平稳,运动稳定裕度大,机器人可以实现1.2m/s的跑步速度,因此机器人的跑步动作设计合理．     

基于ZMP误差校正的仿人机器人步行控制

步行环境不理想、外力扰动等因素导致仿人机器人步行时ZMP出现误差,从而影响机器人的步行稳定性.由于机器人的各关节角度都对ZMP有影响,若只校正支撑腿的踝关节或髋关节等单个关节角度,则难以达到理想的步行控制效果,因此,本文综合考虑各关节角度对ZMP的影响,先通过模糊控制器基于ZMP误差给出机器人的质心位置增量,再利用二次规划方法和质心的雅可比矩阵求解出满足该质心位置增量的各关节角度校正量.仿真实验表明,本文方法较好地跟踪了期望ZMP,提高了步行稳定裕度,使仿人机器人实现了稳定的步行.     

基于三质心模型的类人机器人射门算法

为了实现快速稳定的射门动作,提出了一种基于三质心模型的类人机器人射门轨迹规划方法。首先,根据三质心模型,得到包含游动腿轨迹和躯干轨迹的零力矩点(ZMP)方程, 采用三次贝塞尔曲线规划游动腿轨迹和ZMP轨迹,根据ZMP方程求解出类人机器人的躯干轨迹;其次,在双腿支撑相根据线性摆模型计算类人机器人的质心轨迹,实现射门姿态的快速调整;最后,在RoboCup 3D仿真平台中应用此算法实现了类人机器人的快速射门动作,并与其他球队的射门动作进行了对比。实验结果表明：应用该算法仅需手工调试即可快速实现稳定的射门动作,射门动作时间有很大减少,可增强机器人足球队的竞争力。     

基于零力矩点预观控制的在线步态规划

提出了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制的仿人机器人在线步态规划方法。参照仿人机器人的ZMP表达式,将水平角动量引入机器人的桌子-小车模型表达式,对其进行了扩展;基于扩展桌子-小车模型并结合预观控制理论,在线完成机器人的步态规划。为了提高机器人步行的稳定性,将髋关节轨迹的优化问题转化为质心轨迹的调节问题,构造预观控制器对机器人的质心轨迹进行校正,实现机器人的步态优化。仿真结果表明了所用方法的有效性。     

基于零力矩点预观控制的在线步态规划

提出了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制的仿人机器人在线步态规划方法。参照仿人机器人的ZMP表达式,将水平角动量引入机器人的桌子-小车模型表达式,对其进行了扩展;基于扩展桌子-小车模型并结合预观控制理论,在线完成机器人的步态规划。为了提高机器人步行的稳定性,将髋关节轨迹的优化问题转化为质心轨迹的调节问题,构造预观控制器对机器人的质心轨迹进行校正,实现机器人的步态优化。仿真结果表明了所用方法的有效性。     

基于三维线性倒立摆的仿人机器人步态规划

为了实时调整仿人机器人的步态,提出一种仿人机器人的步态生成方法。把机器人运动简化为三维线性倒立摆运动模式,通过预先规划好的零力矩点(ZMP)轨迹,根据质心(CoM)和ZMP的关系,求出CoM轨迹;再将前向步态和侧向步态简化为七连杆结构和五连杆结构,利用三角定理求出各个关节的角度,结合ZMP方程讨论了行走过程中的稳定性。利用给定的条件进行了系统的仿真,并结合实际系统及其运行状况进行分析,验证了所提出规划方法的有效性。     

双足机器人自然ZMP轨迹生成方法研究

为了实现双足机器人类人行走,提出了一种基于自然ZMP轨迹的双足机器人步行模式生成方法。在单腿支撑相,根据基于三维线性倒立摆模型,在设定从脚跟到脚趾移动的自然ZMP轨迹后,得到质心轨迹方程;在双腿支撑相采用线性摆模型生成质心轨迹方程。同时给出了在统一坐标系中的多步规划质心轨迹方程。在RoboCup 3D仿真平台实现了采用自然ZMP轨迹的双足机器人类人稳定步行,实验和竞赛结果都验证了该方法的有效性。     

基于腰关节力矩补偿的仿人机器人快速步行模式生成

为了有效地提高仿人机器人动步行能力,利用基于预观控制的ZMP 步态生成模式的优点并引入脚尖 脚后跟与地面间的旋转关节,生成了机器人的质心和踝关节轨迹．同时,为了得到更快的步行速度,提出了侧向质 心摆动幅度递减和腰关节偏摆力矩补偿的方法．最后在虚拟物理环境下,利用动力学仿真软件实现了虚拟3-D 仿人 机器人快速动步行．仿真结果证明了所采用方法的有效性．     

基于神经网络的仿人跑步机器人步态规划

为了快速生成仿人机器人跑步运动轨迹,研究了一种用于仿人机器人跑步步态生成的步态规划器。采用三维弹簧倒立摆模型描述跑步过程中仿人机器人质心运动规律,奔跑时机器人质心轨迹及落脚点位置可以由四个步态参数来确定,从而将步态规划问题转化成步态参数优化问题,求解了500余种不同运动状态下的步态参数。建立了基于三层BP神经网络的步态规划器,将优化结果作为训练样本训练神经网络。用上述规划器实现了仿人机器人跑步步态规划并对规划结果进行了仿真验证。研究结果表明,基于BP神经网络的步态规划器可以实现步态参数的快速计算,生成的跑步步态逼真;提出的跑步运动步态规划方法可行,为仿人机器人实时轨迹生成提供了一种解决方法。     

一种提高双足机器人机动性的步行模式规划方法

为提高双足机器人的机动性以适应更宽更广的应用领域,提出一种在线规划方法.该方法根据最新的控制命令生成足迹,然后利用动力学方程的解析解在线同步规划质心(CoG)轨迹和零力矩点(ZMP)轨迹,并基于离散化算法解决机器人速度改变较大时局部ZMP轨迹的扰动问题,使其符合稳定性判据.该方法可使机器人在行走过程中一步实现任意的足迹改变,具有很高的机动性,经过在实体机器人Nao上进行效果验证并取得预期结果.     

一个用于自治智能移动式机器人导航和监控的实验系统

文中重点讨论了系统实现过程中,任务分解与行走命令下达,时序分配与同步,路标定位与行走误差修正.动态障碍感知,测定与响应和特别情况紧急处理等难题的解决策略及遇到的问题.     

机器人技术研究进展

机器人技术的研究已从传统的工业领域扩展到医疗服务、教育娱乐、勘探勘测、生物工程、救灾救援等新领域, 并快速发展. 本文简要介绍了工业机器人、移动机器人、医疗与康复机器人和仿生机器人研究中的部分主要进展, 并通过分析和梳理, 归纳了机器人技术发展中的一些重要问题, 探讨机器人技术的发展趋势.     

The soft multi-legged robot inspired by octopus: climbing various columnar objects

In this paper, we develop a soft climbing robot made of silicone. Octopus-like behaviour is realized by a simple mechanism utilizing the dynamics of the soft body, and the robot can grasp various objects of unknown shape. In addition, by inching its truck, it can climb various columnar objects. Experiments, using pipes, long balloons, and natural trees, are conducted to evaluate the effectiveness of the proposed robot.     

KUKA机器人运动学算法的研究

如今传统的工业机器人示教编程方式已很难满足生产要求。解决此问题的有效途径之一,就是采用离线编程技术。离线编程技术需要机器人仿真系统的支持。逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分,是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础。针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究。其中运动学模型的建立主要采用Denavit.Hartenberg(D-H)参数法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。最后给出了KUKA机器人运动学逆解的显式求解结果,以KUKA KR-16机器人为例,验证了算法的正确性,并在仿真环境中进行了测试。     

管内行走机器人机构的研究

本文提出了一种新型管内行走机器模型,探讨了模型的设计方法,并对该模型进行了实验研究,实验表明,该机器人能在水平或垂直上升管内平稳行走.     

同步回转手

本文提出了一种新型的机械手手部结构——同步回转手。它不需要开闭空间即能自锁夹紧。     

机器人技术开拓未来--2005年国际机器人展(日本)巡礼

本文介绍了国外机器人的研究概况和发展趋势,就国外的发展对中国的启示提出看法。     

对我国机器人产业发展的思考

机器人技术是二十一世纪世界科学技术发展的一个热点，应用领域不断扩大，智能化水平进一步提高。我国已成为世界上最大的机器人需求市场，我们应抓住机遇，迎接挑战，加速中国机器人产业的发展。     

A versatile locomotion mechanism for amphibious robots: eccentric paddle mechanism

Most of recently developed rescue robots can only be deployed to limited attacked regions after tsunami and the floods, due to their limited mobility on complex amphibious terrains. To access such amphibious environments with improved mobility, we propose a novel eccentric paddle mechanism (ePaddle) which has a set of paddles eccentrically placed in a wheel to perform multiple terrestrial, aquatic, and amphibious gaits. One of the advantages of our proposed ePaddle mechanism is its unique locomotion versatility introduced by the eccentric distance between the paddle shaft and the wheel center. We demonstrate this versatility by proposing five typical gaits for traveling on different terrains. For instance, wheeled rolling gait is used to achieve high-speed locomotion on even terrain. Legged gait is applied to travel on the rough terrains. To access the soft terrains where wheels slip and legs sink, a wheel-leg-integrated gait is performed by digging the paddle into the ground. To swim in the water, rotational paddling and oscillating paddling gaits are proposed. For each of these gaits, standard gait sequence is defined and joint parameters are calculated based on kinematics. An ePaddle prototype is then built and tested with the proposed gait sequences. Experimental results verify the design of the ePaddle mechanism as well as its versatile gaits.     

两栖仿生机器人研究综述

概述了两栖仿生机器人的发展过程，主要从腿式和蛇形两方面介绍国内外两栖机器人的研究现状，分析了目前两栖机器人研究存在的一些难点问题，并展望了两栖机器人的未来发展。