采用虚拟样机技术的四足机器人仿真研究

针对机器人抬腿和落腿时刻足端与地面冲击力过大的特点,建立了四足机器人的虚拟样机并进行仿真分析,对机器人的结构进行优化.通过对四足哺乳动物的结构分析,确定了四足机器人的结构框架;利用ADAMS软件建立四足机器人的仿真模型,并在仿真模型的基础上,分析机器人的运动特性,针对薄弱环节进行改进和验证,最终获得最优的结构设计方案.     

新型八足步行仿生机器人的研制

设计了一种新型的八足步行仿生机器人的机械结构,并建立腿部运动学方程。基于虚拟样机技术对该仿生机器人进行了腿部机构优化设计以及机器人爬坡能力、通过非平整路面能力、转弯步态规划等功能仿真分析。仿真结果表明,该仿生机器人机构具有控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、转弯半径小等特点。最后研制出了该机器人小型实物样机,通过实物样机测试验证了其诸多优良性能。     

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。     

基于虚拟样机技术的四足机器人步态规划与仿真

建立四足机器人质心与各关节角的关系,利用虚拟样机技术,通过质心轨迹来控制四足机器人的运动。首先,建立四足机器人质心与各关节角的运动学方程;然后,规划四足机器人的质心轨迹;最后,应用ADAMS建立虚拟样机模型,结合MATLAB对预定的质心轨迹进行联合仿真。通过对仿真结果中的机体位移、速度、关节转矩的响应曲线进行分析,并结合静力学仿真结果,对四足机器人的机构设计提出合理的简化方案。     

仿生四足机器人控制系统设计

针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化的设计思想开发了相应的系统软件。从而构成了一套体积小、功耗低、集成度高、实时性好的硬件控制系统平台。在该控制系统中,通信模块应用双口RAM技术及CAN总线网络实现各层之间实时有效的信息传递。最后,分别进行了CAN总线通信测试实验和电机控制性能测试实验。实验结果表明,该控制系统工作性能稳定、信息读取可靠、动态响应快捷,能够很好地满足仿生四足机器人的运动控制要求。     

基于虚拟样机技术的四足机器人结构设计

四足机器人属仿生机器人,产品设计要经过周而复始的设计-实物试验-再设计过程,才能达到要求的性能。本文采用虚拟样机技术对四足机器人进行结构设计,通过在虚拟样机系统中加入零件的物理信息(如材料种类、密度、关节摩擦,接触力等),在ADAMS环境下,对虚拟的四足机器人进行运动仿真。仿真试验发现机器人膝关节所受冲击力过大,因此改进方案,重新设计腿部结构。改后结构的仿真试验表明:新结构明显的减小了机器人运动中所受的冲击力,体现了虚拟样机技术在四足机器人结构设计与功能模拟一体化,便于提出优良设计方案的优势。     

四足机器人典型步态仿真

四足机器人相对于双足机器人在稳定性和承载能力上要好,而相对于六足和八足步行机器人在结构和控制上比较简单,因此四足步行机器人已经成为移动机器人领域研究的热点之一.文中运用SolidWorks、ADAMS和Mtalab/Simulink建立机器人仿真模型,并在仿真系统中对机器人进行平面直线行走步态的仿真研究,并对质心速度均匀和非均匀情况下的机器人运行效率、足尖地面碰撞力、单腿髋关节力进行了仿真与分析.经仿真验证:相对于质心速度非均匀步态,质心速度均匀的步态在机器人运行稳定性和运行效率方面均得到很大的提高,而对足尖碰撞力和单腿髋关节力影响较小.     

自重构仿生四足机器人运动学分析及仿真

自重构模块化机器人是由多个相同的单元模块构成,可以在复杂环境中独自完成各种构型和工作姿态.在分析自重构模块化机器人单元模块机构的基础上,提出一种由10个相同单元模块构成的自重构仿生四足机器人,建立其运动学模型,运用D-H法推导出该机器人的正运动学和逆运动学方程,将设计出的机器人三维模型导入Adams/view中进行运动...     

多足仿生步行机器人的机构设计与功能分析

设计了一种新型的多足仿生步行机器人的机械结构,运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其运动学方程,并以最大越障能力为目标函数以连杆长度为约束函数对腿部机构进行优化,得出最佳多足仿生步行机器人的机械结构。基于虚拟样机技术对该多足仿生步行机器人进行爬坡能力、通过复杂路面能力、转弯步态规划等功能分析。仿真结果表明该多足仿生步行机器人机构具有自由度少、控制简单、运动灵活、爬坡能力良好、地形适应性强、转弯稳定性好等特点。     

仿生四足机器人的设计与实现

通过总结四足动物的行走方式设计了仿生四足机器人,运用DH方法分析其机构得出了Ja-cobi矩阵和运动学原理,为其设计了连续性对角小跑步态,并把添加了约束的三维实体模型导入到运动分析软件ADAMS中进行验证,通过分析运动之后质心的位移,关节的转矩,验证了步态规划的合理性及所选电机均符合要求。     

四足机器人仿生关节的研究现状综述

兼具高速度、高机动和高适应性已成为四足机器人发展的必然趋势,仿生关节作为重要的基础运动部件,对四足机器人的运动学和动力学研究具有重要的作用。从气动柔性的仿生关节、液压减震的仿生关节、串联弹性驱动器的仿生关节和变刚度柔性的仿生关节4方面出发,对四足机器人关节仿生的研究现状进行了全面综述,并准确分析各种类型的仿生关节缺陷,最后对四足机器人仿生关节的未来发展趋势进行概述。随着研究的深入,四足机器人的仿生关节必然会在生产服务、科学探索、未来战争等多个领域中发挥广泛的应用。     

基于ODE的四足机器人仿真平台研究

将虚拟样机搭建定义为两步运算,提出了利用ODE引擎进行机器人仿真平台设计开发的方法。设计并实现了的四足机器人仿真平台,在仿真平台上进行了四足机器人的步行仿真实验,验证了基于ODE引擎的机器人仿真平台开发方法的有效性和简便性。     

四足、八足步行仿生机器人基本步态及时序研究

从步态和步态时序两方面对四足和八足仿生机器人能够采用的基本步态进行了研究，根据步行足的有荷系数分别对四足和八足步态进行了分类，并比较不同步态下的速度及稳定性，为步行机器人的合理驱动和控制提供了理论依据。     

基于降维解法的具有脊柱的四足仿生机器人正运动学分析

为了利用机体变化与腿结构运动的协调,提升仿生机器人的跳越及越障能力,介绍了一种具有脊柱的新型四足仿生机器人构型。对该类机器人的正运动学问题进行了详细研究。根据机器人结构的约束,建立了包含所有驱动角度的运动方程组。针对运动方程组中包含冗余驱动角度,而求解冗余驱动角度十分困难的问题,采用了一种降维解法。该降维解法通过将运动方程组的一个方程转为约束方程,对运动方程组的其余方程采用迭代运算以求满足约束的解,可以有效地求出冗余驱动角。在此基础上,对具有脊柱的新型四足仿生机器人的质心位姿进行求解分析。相关算例的验证说明,此项研究有利于加快该类机器人的实用进程。     

一种仿生四足机器人的腿部结构设计及其轨迹规划

为了提高四足机器人的行走稳定性,在对"马腿"进行仿生分析的基础上,设计了一种四足机器人的新型腿部仿生结构,并基于该机器人的单腿运动学模型,利用复合摆线法对其足端轨迹进行了规划;通过分析足端位移、速度、加速度的变化特点,证明满足该机器人行走稳定性的要求,为后期机器人物理样机的稳定性实验提供了理论依据。     

基于MATLAB软件的四足步行机器人的运动学仿真

按照一定的要求对机器人进行了参数设定,通过分析机器人的逆运动学问题,运用MATLAB软件中的编写函数功能进行运动学仿真,得出各个关节在仿真时间内光滑的运动轨迹曲线,验证了机器人连杆参数的合理性,从而能够达到预定的目标.     

绳传动四足爬行机器人的结构设计与仿真分析

设计了一种四足机器人,采用绳传动和"十"字型髋关节相结合的腿部结构,足部采用具有可复位和减震功能的双弹簧结构。采用Creo Parametric和Adams软件联合建立虚拟样机,对机器人整体进行直向爬行步态仿真,结果表明机器人可以按规划的步态稳定行走。对比电机直接驱动四足机器人的仿真结果表明:绳传动机器人具有更好的运动性能。     

微小型仿生变体驱动机器人的研究

为了满足各种极限环境下的检测和作业要求,需要研制一类环境适应性强,负载能力大的机器人。本文运用变体仿生学的原理,结合机械手D－H法,研制成功微小型仿生变体驱动机器人。实验证明,机器人控制灵活,具有较大的负载能力和很强的环境适应能力,有望完成在各种特殊微小领域的在线检测和作业。