基于上体模型的被动步行机器人行走稳定性

针对被动步行机器人行走稳定性对自身参数的高敏感性问题,通过建立具有上体的匀质圆规步态模型,分析上体质量与高度对机器人行走稳定性的影响,获得机器人结构参数的优化配置.运用Lagrange法与角动量守恒原理构建机器人被动步行的动力学模型,基于对模型步态收敛域与外界扰动的准确表达,并将全局稳定性分析与局部稳定性分析相结合,对模型进行初始参数优化配置,并据此建立Proe样机模型.通过对单次与连续外界扰动下不同样机模型步态的自身调节变化进行分析,最终获得模型参数的最优化配置并进行了合理性分析.不同样机扰动试验结果说明,上体的引入可以增大机器人的步态收敛区间,合理的上体参数配置才能显著提高机器人行走的稳定性与鲁棒性.     

一种跳跃机器腿的设计

提出了一种跳跃腿机构.为减轻质量,降低能耗,采用单电机驱动方式,通过分时控制实现机构的跳跃、空中收腿和能量调节动作.在结构设计中采用五杆机构作为腿部执行机构,并增加了脚掌和跗跖关节以保证跳跃和着陆时的稳定性.结合仿真分析了其跳跃过程及各阶段的关键动作,最后对机器腿进行了跳跃实验,实验证明:其具有很好的跳跃能力及较高的跳跃效率,能实现空中收腿动作以及稳定着陆.     

基于信息素的多机器人协作任务分配

针对多机器人系统未知环境下自主任务分配问题,提出了将虚拟吸引信息素和虚拟排斥信息素相结合的多机器人任务分配方法。在动态未知环境下,进行了多机器人协作搜集实验,实验结果表明所提方法既可以避免多个机器人集中在一个空间内造成冲突加剧的现象,又可以实现多机器人自主地进行任务分配目的。     

基于组合拍卖的多机器人任务死锁解决方法

针对多机器人搜集任务中可能出现的任务死锁现象,采用基于组合拍卖的方法来解决这一问题。提出了一种拍卖树方法,用来解决组合拍卖计算量过大的问题。仿真实验结果表明该方法不仅能够消除多机器人的任务死锁,而且能够在解决死锁问题的同时优化多机器人任务分配结果。     

基于WSN的矿井事故搜索探测多机器人系统

为解决煤矿井下事故中环境探测、人员搜索定位、远程通信等问题,建立了一种基于无线传感器网络的子母式多机器人系统,设计了子、母2种机器人构型并具体分析了其越障性能,提出了以子机器人为节点的链状冗余传感器网络结构,建立了一种基于FPGA软核的多传感器接口模块.初步实验证实,这种以移动机器人为节点,采用无线传感器网络技术将多机器人协调控制而实现的矿井搜索探测多机器人系统,能够在井下复杂地形中运动并配置多机器人节点,搭建无线多跳通讯网络,实现井下信息获取和多机器人控制.     

六足步行机器人仿生机制研究

从机械结构、运动模式和步态控制3个方面,对六足步行机器人的仿生机制进行了分析。提出一种灵活度评价函数,基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化;推导了步态模式与步行速度关系的数学表达;构建了分布式局部规则网络,可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态。仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。     

双足被动行走模型局部稳定性分析

为了实现双足被动机器人进行稳定周期行走,给出了求解双足被动模型不动点的方法,并详细分析了被动行走模型各机械参数和斜面坡度对稳定不动点存在的影响,并分析各参数在给定初始条件下,对模型收敛到稳定周期运动状态速度的影响以及各参数对模型稳定不动点状态变化的影响.结果表明:较小的腿质量(m∈[0.3kg,30kg]),较高的质心位置(Kc∈[0.0304,0.6240]),合适的足半径(Kr=0.16),较大的转动惯量(KJ=0.128)以及合适的斜面坡度(β∈[0.02rad,0.1rad]有利于提高被动机器人的局部稳定性.     

适合航行的六足仿生机器人Spider的研制

研制了一种新型六足仿生机器人Spider,应用于复杂地形环境中的自主步行。设计了具有全方位移动能力的机器人本体结构,并基于灵活度评价函数对结构参数进行了优化;以ARM芯片为主控制器、FPGA芯片为协控制器构建了机器人硬件控制系统;实现了一种基于功能-行为集成的步行控制器,用于生成静态稳定的自由步态。仿真和实验结果验证了六足机器人的崎岖地形全方位自适应步行能力。     

Free gait generation method for omnidirectional locomotion on abrupt terrain with multi-legged biomimetic robot

In order to achieve omnidirectional locomotion on rough terrain with multi-legged biomimetic robot,a free gait generation approach is proposed based on local rules.The phase coordinates of each operation leg was established according to the motion task and a universal depiction of leg-end locomotion was implemented;the mathematical relation of gait pattern and walking velocity of multi-legged robot was put forward;combined polynomial curve was adopted to generate the leg-end trajectory,which was capable of accomplishing walking missions and accommodating to landform conditions;a distributed network of local rules for gait control was constructed based on a set of local rules operating between adjacent legs.In the simulation experiments,adaptive regulation of inter-leg phase sequence,omnidirectional locomotion and ground accommodation were realized.Moreover,statically stable free gait was obtained simultaneously,which provided multi-legged robot with the capability of walking on irregular terrain reliably and expeditiously.     

基于一种蚁群算法的多机器人动态感知任务分配

多机器人系统在具有任务聚集特征的动态感知任务环境下执行搜集任务时,存在着由于任务分配不当而引起的冲突加剧问题.针对这一问题,提出了一种基于排斥信息素型蚁群算法的多机器人任务自主分配方法.进行了未知非结构化环境下的多机器人协作搜集仿真实验.仿真结果表明,采用本文所提方法可以实现多机器人搜集任务的自主分配,有效减少机器人的空间冲突,尤其在机器人数量较多的情况下,更能显示出该方法的优势.