四足机器人Trot步态规划与仿真分析

为了提高四足机器人对角步态的稳定性,缓解对角步态摆动相两条腿不能同时着地的问题,从足端轨迹优化、足端初始位置选择这两方面进行步态规划.通过D-H法建立四足机器人运动学模型,几何法求运动学逆解.基于零冲击原则优化足端轨迹函数,选取8种不同的初始足端位置进行仿真.从足端冲击力、机体位移、俯仰角、滚动角、偏航角的变化等方面分...     

排爆机器人

<正>由中国航天科工集团公司第九研究院红林机械厂研制的名为"排爆奇兵"的排爆机器人参加了某军兵种举办的特殊演习,得到了各方人士的赞赏。     

具有半球形足端的六足机器人步态修正算法

针对六足机器人步行时由于半球形足端滚动影响造成的机器人躯体轨迹偏差问题,提出一种步态修正算法.指出大半径半球形结构作为六足机器人的足端设计方案所具备的优势及其在支撑相中存在的足端滚动问题.通过提出理想立足点的概念,对三维空间内机器人单腿运动学模型进行修正,对理想立足点与实际立足点之间的偏差量进行分析,建立全方位步行时理想立足点与单腿各关节转角之间的运动学正/逆解关系.通过仿真对比分析修正前后单腿根关节运动轨迹,验证修正算法的有效性.实验结果表明,修正算法既能够更好地避免足端与地面产生相对滑动从而显著改善机器人步行时的方向偏离问题,又能够在一定程度上降低系统能耗.     

基于Bezier曲线的四足机器人Trot步态优化

为实现四足机器人的稳定行走,需要对其足端轨迹进行合理规划。首先,以Bezier曲线为基础,规划四足机器人的足端轨迹,并依据足端轨迹约束条件对足端轨迹进行优化;其次,通过多组对比实验确定出最优的一组控制点坐标,设计四足机器人的足端轨迹,并找到最佳的步长和抬腿高度组合;最后,基于Matlab/Simulink搭建仿真平台进行仿真实验,与应用复合摆线规划的足端轨迹在足端落地时的冲击力、质心的波动范围、机体的偏航距离、前进距离4个方面进行比较,分析四足机器人的稳定性。仿真结果表明：采用Bezier曲线规划的足端轨迹,提高了机器人运动的稳定性。     

六足仿生机器人越障步态方法研究

在分析六足昆虫运动原理的基础上,提出了一种适合六足仿生机器人越障爬坡的一种步态.针对该机器人需要爬坡的要求对步态进行设计,并且从理论上对提出的"多边形步态"进行了可行性分析.在仿真软件中建立了六足机器人虚拟样机,动态模拟了采用该步态的六足仿生机器人的越障运动.指出利用该种越障步态原理设计思路所确定的机器人具有很好的稳定性以及特殊地形适应能力.     

气动柔性关节六足机器人腿关节提升机构设计与仿真

针对气动柔性关机六足机器人腿部关节提升高度小,越障能力差的问题,设计了一种基于平行四杆机构的腿关节提升机构。搭建了运动学实验平台,并对样机进行运动学实验研究。实验结果表明：该提升机构能够有效的将腿部关节提升高度增加19mm,使机器人越障能力扩大为原来的1.63倍,为气动柔性关节六足机器人的研究奠定了基础。     

基于三维空间曲线的四足机器人轨迹规划

四足机器人在对角小跑运动下的稳定性问题是当前四足机器人研究的热点,故分析了机体力矩对机体运动过程中稳定性的影响,提出一种新的足端轨迹函数。首先对机器人进行运动学分析,参照优宝特型四足机器人建立三维模型并搭建了仿真环境;然后分析机体力矩,得出机体翻转原因,即机体腿部摆动对机体产生的反作用力矩和重力产生的倾覆力矩以及运动中足端所受到的冲击力矩。在此基础上,通过利用机器人摆动腿侧摆关节运动提供一个力矩以平衡部分反作用力矩和倾覆力矩,提出了一种基于三维空间曲线的足端轨迹规划。最后,通过对比仿真实验验证了所提足端轨迹规划的有效性和正确性。     

仿生六足机器人的设计研究

对六足机器人的全方位步态进行了探讨,分析其机身的稳定性,爬坡能力、越沟能力等运动性能.采用的曲柄滑块机构,使其足部落足点的轨迹离散化,使其对地面具有良好的选择性.     

基于能耗优化的六足步行机器人力矩分配

针对步行机器人的节能需求,提出以降低系统能耗为目标的六足步行机器人力矩分配算法.通过建立六足步行机器人的运动学模型和改进的波浪步态模型,提出六足机器人足端脚力分配问题.在分析机器人的平衡条件并结合摩擦约束的基础上,建立机器人足端脚力的约束方程.利用机器人的动力学模型,得到机器人足端脚力约束方程与关节力矩约束之间的变换关系.在考虑直流电机的有效功率和热损耗的基础上,通过求解线性等式与不等式约束下的二次规划问题,对各关节力矩进行优化分配.通过与传统的以内力平方和最小化为优化目标的脚力分配方法相比较证明,在合适的步进速度和步态占地系数下,机器人采用新的力矩分配方法时能够节省系统能耗22%～39%.     

Analysis of Dynamic Response of Explosive Disposal Robot to Rough Road Excitation

When the explosive disposal robot traveling over a rough road,it will shake up and down,and generates dynamic loads.Furthermore,the jolt of the explosive disposal robot will result in oscillation and large inertia forces of the explosive,and will effect the stability of the grasped explosive,even cause the explosive slipping from the claw and falling to the ground,which seriously threats the saJety of the robot and around environment.A tracked explosive dispasal robot has been developed at South Chi- na University of Technology.This paper takes the explosive disposal robot and the grasped explosive as study object.Especially fo- cuses on the response analysis of the grasped explosive when the robot traveling over a rough road.Analyzing the vibration character- istic of the explosive and the effects of the robot moving speeds on the stability of the explosive.The dynamic response of the explosive is obtained by simulation,the results show that the velocity of the robot is a sensitivity influence factor on the oscillation of grasped explosive.     

气动柔性关节六足机器人结构设计与步态实验

采用自主研发的气动柔性关节,研制了一种地面移动六足机器人,能够实现前后、左右移动和转动等功能.重点研究了柔性关节六足机器人腿部结构、关节的运动原理和行进步态.搭建了试验台,通过高速摄像等实验手段,验证了机器人步态规划的合理性.为气动柔性关节六足机器人在实践中的应用,提供了理论与实践基础.     

六足机器人横向行走步态研究

以一种新型的多自由度六足机器人机构为对象,研究其横向行走步态,规划一种横向行走的三角步态,并完成了足端轨迹规划和稳定性分析.最后采用Pro/E和ADAMS等软件相结合的方式对六足机器人的样机模型进行运动学仿真与分析,结果证实了该横向行走步态的可行性,为接下来的物理样机实验提供了依据.     

电力铁塔攀爬机器人夹持机构设计与分析

根据对电力铁塔攀爬机器人夹持机构的运动和受力分析,提出并设计了一种新型双V字夹持机构,其夹持爪V形槽角度固定,大小可变,双爪联动可从多个方向对不同规格角钢夹持。建立了机构CAD模型及数学模型,并对夹持力进行了动力学仿真。实验室样机试验,结果验证了这种夹持机构能够从多个方向对宽度从80-220mm不同规格的角钢进行可靠夹持,为攀爬机器人在电力铁塔移动提供可靠的夹持力。     

六足步行机器人非结构化地形下的方向控制研究

针对六足步行机器人在非结构化地形下运动时方向转动角度大小对控制的影响,运用差分控制方法导出六足步行机器人在非结构化地形下行走时各足端的方位信息,在保持机体和足端协调性的同时,保证机器人在运动过程中不与复杂的地面发生接触,顺利地完成机器人左右转弯运动。在仿真实验中得到了满意的结果,为将来的实际应用奠定基础。     

基于奖励引导的六足机器人自主步态学习

为提高机器人自主学习能力,提出一种基于奖励引导的机器人自主步态学习算法.首先给出自主设计的机械式步态同步六足机器人的机械结构,其独特的多层钢堆叠腿部设计方案和特有的机械同步传动方案为机器人后续步态学习研究奠定良好基础;接下来提出一种基于奖励引导的机器人步态学习算法,该算法可以让机器人在未知环境中进行技能学习;最后,在MATLAB和ADAMS联合仿真平台上进行算法验证实验,实验结果显示以速度和高度分别为主评价指标会呈现出2种合理的收敛结果,且在该算法下六足机器人可以自主学习到翻越木块的高难度技能.     

基于5次NURBS的六足机器人足端轨迹规划

轨迹规划是六足机器人研究领域的重要内容之一.使用5次NURBS曲线插值法对机器人腿部进行各关节的轨迹规划,使得各关节在腿部运动时的角度、角速度和角加速度曲线能够平稳连续,从而提高腿部运动的平稳性、动作快速性.通过MATLAB仿真和机器人试验证明:采用5次NURBS曲线插值法可以使机器人在运动过程中保持腿部连续平稳,降低了各关节运动产生的突变对机器人腿部的冲击,使机器人的运行轨迹得到一定的优化.     

面向球型障碍物的六足机器人越障步态研究

以多自由度六足机器人为研究对象,针对球型障碍物的模型特点,研究其爬越球型障碍物时的行走步态,以找到一种适合的越障步态并分析越障时的稳定性。在仿真软件中建立虚拟样机模型,动态模拟对球型障碍物的越障运动。模拟结果表明：在该行走步态下控制的六足机器人能平稳地爬越球型障碍物。