基于能耗优化的六足机器人摆动腿轨迹规划

以六足机器人单腿为研究对象,研究机器人摆动腿轨迹规划问题.由于摆动要消耗能量,所以提出了一种基于能耗优化的轨迹规划方案.结合以D-H法建立的机器人单腿运动学模型和腿部位置、速度、加速度等约束,采用多项式插值法在关节空间对机器人摆动腿进行轨迹规划.在考虑直流电机有效功率和热损耗的基础上,通过遗传算法对非线性等式和不等式约束下的非线性规划问题进行求解.仿真结果表明,所设计的方案能有效降低摆动腿能量消耗并保证轨迹连续平滑.     

一种六足步行机器人的自由步态算法

本文探讨了适用于六足步行机器人的步态类型和机器人腿运动的三个约束条件,提出了一种适用于六足步行机器人在不规则地形上运动的自由步态算法.机器人在大部分的地形状况下以标准模式行走.当标准模式失效时,则采用自适应模式,对机器人状态进行调整,以实现正常的行走运动.在保证运动速度和能量效率的前提下,使机器人具备良好的地形适应能力.最后,文章给出了算法的程序流程图,并在MATLAB下进行了仿真验证.     

使用零力矩点轨迹规划的四足机器人步态进化方法

通过对AIBO 机器人行走时身体摇摆现象的研究,提出一种使用零力矩点轨迹规划的步态控制方法． 与此同时,使用基于遗传算法的进化学习方法对步态控制参数进行优化．实验使用AIBO 机器人进行测试,机器人 使用该进化学习方法可自主地得到最优步态,其最优步态在保证稳定性的基础上最大速度达到了455 mm/s．实验结 果表明,应用该方法进行步态控制,机器人获取的最优步态不仅满足稳定性要求,而且对不平地形也具有较好的适 应能力．     

一种粗糙地形下四足仿生机器人的柔顺步态生成方法

传统以刚体动力学为基础的四足机器人运动控制方法对地形误差敏感,无法适应粗糙复杂地形,因此提出一种基于虚拟模型的运动控制方法用于实现四足机器人在粗糙地形下的行走.建立了以足底接触力为约束的高层步行任务和底层运动控制的映射关系.采用弹簧-阻尼-质量虚拟模型对四足机器人进行建模,将四足机器人的步行任务用一系列作用于机体质心的虚拟力去表征,基于各足等效力矩平衡的原则,将笛卡儿空间的虚拟力矢量分配到各支撑足,利用雅可比矩阵把足端力矢量转换为机器人关节空间的关节转矩.针对崎岖的空间3维粗糙地形,建立了机器人躯干姿态与地形的关联参数,通过调整躯干姿态有效扩大了机器人对粗糙地形的适应程度.运动仿真结果表明,机器人可以实现粗糙地形下稳定连续的行走,足底接触力平稳、无冲击,证明了该柔顺步态生成方法的合理性和有效性.     

蛇形机器人步态产生及步态分析

以简化的Serpenoid曲线为基础,并根据蛇形机器人的3维运动由其水平和怪直两个平面的运动合成的理论,提出了一种蛇形机器人的3维步态产生方法.通过实验验证了各种步态,并在实验中得到了蛇形机器人各种步态的运动特性与相应的运动控制方程参数之间的关系.在实验中,得到了一种新步态,并将其命名为螺旋步态.对于螺旋步态,利用运动...     

腿式机器人的研究综述

分析了国内外腿式机器人的研究现状,讨论了腿式机器人在机械结构、稳定性和控制算法方面的现有研究方法,给出了腿式机器人研究存在的问题,展望了腿式机器人的发展方向．     

Dynamic Analysis Tool for Legged Robots

The paper introduces a systematic approach for dealing with legged robot mechanism analysis. First, we briefly summarize basic mathematical tools for studying the dynamics of these multi-loop and parallel mechanisms using a unified spatial formulation which is useful for computer algorithms. The dynamic behavior analysis is based on two stages. The first one deals with establishing the equations of motion of the whole mechanism including legs tip impact effects and allowing us to solve the direct and inverse dynamic problems. The second concerns the feet–ground interaction aspect which is one of the major problem in the context of dynamic simulation for walking devices. We focus on the phenomenon of contact by introducing a general model for dynamic simulation of contacts between a walking robot and ground. This model considers a force distribution and uses an analytical form for each force depending only on the known state of the robot system. Finally, some simulation results of biped robot are given. The simulation includes all phenomena that may occur during the locomotion cycle: impact, transition from impact to contact, contact during support with static friction, transition from static to sliding friction and sliding friction.     

足式机器人在非结构地形中的姿态求解算法

为了改进传统足式机器人姿态求解算法的不足,提出了一种新型的适用于非结构地形的姿态求解方法.该算法将动力学分析得到机体运动加速度信息与惯性测量单元（IMU）的信息相融合,通过卡尔曼滤波器计算机器人机体的姿态信息.所提的算法也适用于机器人机体存在冲击力的情况。为了验证算法的有效性,对两款典型的足式机器人在非结构地形中的运动进行了仿真,结果表明提出的算法能够准确的求解出机器人的姿态信息,具有良好的有效性和通用性。     

基于主支撑腿运动优化的仿人机器人快速步态规划算法

提出一种基于主支撑腿运动优化的快速步态规划算法,利用快速动态步行的特点,规划ZMP(Zero Moment Point)适时地离开质心投影并始终停留在稳定的支撑区域内．规划过程中考虑了仿人机器人摆动足触地时的碰撞,整个步态产生于深度的优化过程．     

面向仿人机器人自然步态规划的人体步行实验分析

自然步态规划方法是实现仿人机器人步态柔顺和能量优化的可行方法,该方法要求对人体步行及其平衡策略进行定量研究．本文分析自然步态规划方法的原理,建立了一套快捷有效的人体步态测试系统,并通过实验建立了人体步行的参数化数据库．实验结果揭示了人体步行的参数化特征及其平衡策略,对于仿人机器人的自然步态规划及控制提供了理论指导．结论特别指出,仅仅通过规划的方式实现仿人机器人的自然步态是不完备的,自然步态的实现必须同仿生控制策略相结合．同时实验结论对于仿人机器人的本体优化设计也提供了参考．     

一种多足步行机器人行走状态分析模型

结合步行机器人行走的动力学特性,通过对机器人的加速度传感器信息进行离散傅立叶变换,建立了行走相关特征值的概率模型.通过使用马氏距离作为判定标准,对步行机器人的行走稳定性给出定量描述.四足步行机器人平台上的实验结果表明,该模型能够实时反映机器人的行走特性,帮助机器人在行走状态受环境影响发生改变时,根据行走特征及时调整运动,保证其稳定性.     

仿人跑步机器人机构与步态规划综述

阐述了仿人跑步机器人研究的必要性,介绍了几款国外典型的仿人机器人机构设计和驱动系统设计,对仿人跑步机器人的步态规划问题进行了综述,并指出仿人跑步机器人领域的研究难点和未来研究方向。     

基于遗传算法的四足机器人行走步态规划

因RoboCup四腿组比赛所采用机器人的关节刚度较低，采用固定形状行走轨迹的步态规划方法所产生的实际步态和规划步态偏差较大。这种偏差限制了机器人行走速度的提高。为了提高机器人的行走速度，在原有步态规划方法的基础上，引入200组坐标描述任意形状的机器人行走轨迹，并用改进的遗传算法寻找最适合机器人行走的轨迹形状。实验结果表明：改进的行走轨迹规划方法经学习后的实际步态更有利于机器人的行走，在行走更加平稳的同时可使机器人获得更快速的行走效果。     

四腿机器人步态控制与仿真研究

本文分析了四腿机器人行走步态,依据现有机器人部件设计了行走控制程序,其中采用腿部摆转,起落分时控制方法,实现了机器人前进、后退、转向等典型动作,机器人最后经ADAMS进行机构运动仿真,仿真结果准确,可用于指导该机器人的结构优化与程序开发.