四足仿生机器人斜面行走的运动研究

以岩羊为仿生对象,开发出一款适用于山地行走的四足机器人,重点研究其斜面运动。首先对三段式的腿部结构进行运动学建模,然后对机器人的斜面直线行走做出规划,最后进行仿真验证。仿真结果表明,机器人可以在斜面上保持连续平稳地运动;给出了一种通过控制身体俯仰角来实现斜面连续平稳运动的方法,为四足机器人实现山地环境的运动提供了参考。     

四足仿生机器人的循迹算法研究

为解决四足仿生机器人循迹问题,以Java语言中的Eclipse软件为编译环境,设计了改进的PID(proportion-integration-differentiation)循迹算法。与传统PID算法相比较,在对图像进行二值化处理的基础上,叠加了对机器人获取视野的首行末行、首列末列的双重检测,从而完善了对道路信息图像的识别与处理技术,使四足仿生机器人沿着既定轨迹精确前进。最后采用控制变量法进行多次实验,结果证明提出的算法是有效的,增强了机器人循迹的稳定性与鲁棒性。     

基于Adams的六足直立式步行机器人运动仿真分析

分析了一种以双电机为驱动力、以曲柄连杆机构为传动系统的六足直立式步行机器人的工作原理。首先,利用矢量解析法对步行腿机构建立相应运动数学模型并分析;再利用虚拟样机分析软件Adams对单侧步行腿机构进行运动轨迹建模仿真分析;最后,搭建实物样机验证了工作原理、方案设计、虚拟仿真结果的正确性和可行性。结果表明,步行腿机构的运动特性能够满足六足直立式步行机构的工作要求,设计方案可行,可为下一步的动力学分析和优化设计提供理论基础。     

齿轮-连杆组合机构多足机器人的设计与控制研究

基于蜘蛛、螃蟹节肢动物的爬行方式,采用作图法设计一种满足预定轨迹要求的齿轮-连杆组合机构:多足机器人。利用Solid Works软件对该机器人零件进行装配,并采用其中的Motion模块添加马达进行运动仿真分析,得出爪端速度曲线,验证了该机构的可行性。另外,该机器人搭载了TGAM脑电模块采集脑电数据,通过蓝牙串口发送给PC机进行数据处理,最后将数据发送给Arduino平台控制多足机器人以不同速度前进,实现脑波控制机器人的目的。     

四足机器人动步态下实时足底力优化方法的设计与验证

为实现四足机器人在动步态下的稳定行走及最优足底力分配,提出了融合全尺寸虚拟模型和动力学模型的四足机器人控制框架.在支撑相中,将躯干质心虚拟力与足底力分配问题转化成二次型优化问题,通过Gurobi库求最优值,实现实时的最优足底力分配.在摆动相中,融合动力学前馈和虚拟模型控制方法实现了平滑的轨迹追踪.通过Webots动力学仿真,将该方法与基本的位置阻抗控制方法在四足机器人平台上进行了对比分析,结果证明该方法能减小大约30%的足地交互冲击力,同时有效提高了机器人在运动中的稳定性.     

适应不同重力环境的仿壁虎机器人运动仿真

针对不同重力环境下仿壁虎机器人的运动稳定性、运动高效协调性等问题,基于四足机器人的步态规划现状和仿壁虎机器人自身特定的机械结构,设计了仿壁虎机器人在g、0、-g 3种环境下的足端轨迹和运动步态。在ADAMS仿真软件中研究了机器人的运动学和动力学特性,得到了仿壁虎机器人稳定爬行与脚掌黏附力、足端轨迹和运动步态的关系。探讨了仿真结果的合理性和局限性,为仿壁虎机器人在实际环境中的稳定运动奠定了理论基础。     

气浮试验台重力卸载精度分析

针对中继卫星天线驱动机构,提出了一种在地面进行分级同步重力卸载的气浮试验台,对卫星天线驱动机构的性能进行测试。介绍了分级同步重力卸载的机理和气浮试验台的结构,通过运动学动力学推导,计算了天线驱动机构两个关节的驱动力矩,通过对其运行状态进行分析,得到试验台稳定运行时的重力卸载精度影响因素,包括可调弹簧机构的弹簧力、水平轴负载不平衡、同轴度偏差、气足和气浮主轴黏滞阻力和花岗岩平台的水平程度。对各个影响因素进行详细的分析,确定其对重力卸载精度影响的程度,采用层次分析法,得到了气浮试验台的重力卸载精度。结果表明可调弹簧机构和水平轴负载的不平衡对重力卸载精度的影响较大,因此在试验台调试阶段需要对这两项进行微调,提高重力卸载精度。通过对试验台的测试,证明了重力卸载的有效性,同时得到各个因素对重力卸载精度的整体影响程度,与理论分析结果相符。