四足机器人节律柔顺行走控制

针对节律运动突变碰撞力大和柔顺性低的问题,改进基于Hopf振荡器的中枢模式发生器模型,提出一种节律柔顺行走控制方法。分析Hopf振荡器输出信号与关节运动之间的关系,整合膝关节变量,改变神经元之间的作用关系,实现对称步态和非对称步态行走;分析节律运动碰撞力突变对四足机器人行走产生的负面影响,提出基于碰撞力大小和四足机器人身体姿态的柔顺性评估方法;通过连续调整碰撞阶段大腿的摆动幅度,增大摆动周期,减小碰撞阶段的关节运动速度,形成机器人本体与地面之间的缓冲,实现节律柔顺行走。四足机器人慢走步态和对角小跑步态仿真实验验证了该控制方法的有效性。     

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.     

基于分散式的多机器人避碰协调控制

针对多机器人在路径规划时躲避其他机器人容易产生抖动问题,该文提出了一种分散式的多机器人之间碰撞协调机制,设计了一种协调碰撞的算法,该方法计算短时间范围内的无碰撞局部运动。基于机器人动力学约束安全和平滑的控制,该方法在基于速度障碍算法的概念上,扩展现实机器人的动力学约束,考虑环境的基于网格的地图表示,通过仿真实验证明了所提出的算法是有效的,可以使运动更加平滑。     

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.     

简易机器人专题讲座 制作寻迹机器人

寻迹机器人,也叫循迹机器人,或称为走黑线机器人。它是通过光电传感器识别地面上的轨迹,随时调整自己的运动方向以使自己始终沿着轨迹行走。与前面几期制作的机器人相比,寻迹机器人添加了光电传感器,使机器人有了"视觉"。制作与学习寻迹机器人可以很好地了解光电传感器的工作原理及结构,并学习编写较为复杂的选择结构和循环结构的程序。以及简易机器人中传感器识别周围环境的原理及复杂程序的编写。     

倒挂式工业行走机器人的运动分配研究

目前工业机器人在机加工领域用中应用广泛,如果被加工零件的尺寸过大,传统的固定式机器人很难满足加工需求,设计了一个全新的机器人系统,在传统的六轴机器人底座添加两个外部行走轴,以扩大工作范围。但如何合理分配行走轴的运动也是一个难点,据此提出针对机器人外部轴的运动分配方法,根据加工范围采用分站式和协同联动式结合的作业模式,以减少机器人关节变化幅度,使机器人运动更加平稳可靠。     

基于改进速度障碍法的多机器人避碰规划算法

针对多移动机器人运动协调中的动态安全避碰问题,在分析速度障碍法原理的基础上,设计用于机器人之间相互避让的互动速度法则,并通过制定机器人的碰撞时间、碰撞距离因子对构型障碍的大小进行实时调整,把运动障碍物、动力学约束下的多步可达窗口、目标点都映射到一种速度变化空间当中,使多机器人的动态避碰问题转化为一种最优化问题,并构造了新的优化评价函数;设计了基于改进速度障碍法的机器人动态避碰规划算法。仿真实验表明,该方法有效地克服了碰撞冲突,实现了多机器人之间的运动协调控制,提高了机器人追踪运动目标的快速性。     

双轮自平衡机器人行走伺服控制算法

为解决双轮自平衡机器人行走伺服控制问题,针对其动力学特性,提出使用分层模糊控制的方法对双轮自平衡机器人运动进行控制,并且设计一种基于mamdani型模糊推理规则的模糊控制器.使用这种模糊控制器在双轮自平衡机器人硬件平台上完成了2个实验.一是以恒定倾斜角行走为控制目标的行走伺服控制;二是以恒定速率行走为控制目标的行走伺服控制.实验结果表明,设计的模糊控制器模糊规则简洁,可以很好地解决双轮自平衡机器人行走伺服控制问题.     

仿人机器人斜坡行走的步态规划

为了解决双足机器人在复杂路面的行走问题,提出了一种具体的基于几何约束的机器人斜坡行走步态规划方法。通过对机器人行走的起步阶段,单脚支撑期中摆动腿对机器人身体稳定的影响,以及行走步态流程进行了详细的规划,以机器人Nao为研究对象,构建出了机器人的连杆模型,计算出机器人在前向和侧向运动中保证身体稳定的踝关节约束范围,分析了流程图中机器人各行走步态,并计算出各步态中关节角度变化,从而规划出了机器人Nao从起步到结束行走的过程。运用三次多项式插值的方法使得各关节运动平滑稳定,并根据规划中的各个步态运动利用MATIAB仿真,获得机器人在步行过程中X、Y、Z方向上的质心轨迹,并通过x、y方向的轨迹可以看出机器人行走过程重心稳定,从而证明此方法用于机器人斜坡行走的可行性。     

可侧向摆动的欠驱动双足机器人

为解决机器人的侧向平衡问题,同时为使机器人的行走空间由二维扩展到三维,确立了可以侧向周期稳定偏转的有弹性脚的欠驱动步行机器人模型。根据混合动力系统的特点,建立了侧向摆动方程及脚碰撞地面的方程,并利用数值仿真得到了不同初始状态下的稳定极限环。根据运动状态分析,找到了弹性脚的欠驱动步行机器人所允许的侧向偏转范围。施加基于能量的控制可以消除摆动过程中出现的干扰,使欠驱动步行机器人回归到稳定状态,稳定的侧向摆动保证了欠驱动步行机器人的稳定行走。     

基于时间栅格法和免疫算法的机器人动态路径规划

提出了一种机器人动态路径规划方法。该方法首先采用时间栅格法采标识动态障碍物。建立机器人的环境信息,然后使用免疫算法实现在动态环境下机器人的全局和局部路径规划,达到避障和避碰的目的。文中定义了免疫算法的多因素适应度函数由碰撞系数、距离、转角和安全系数决定。实验表明所提方法可以提高路径规划的效率,满足机器人实时导航要求。     

Fuzzy neural networks for obstacle pattern recognition and collision avoidance of fish robots

The problems of detection and pattern recognition of obstacles are the most important concerns for fish robots’ path planning to make natural and smooth movements as well as to avoid collision. We can get better control results of fish robot trajectories if we obtain more information in detail about obstacle shapes. The method employing only simple distance measuring IR sensors without cameras and image processing is proposed. The capability of a fish robot to recognize the features of an obstacle to avoid collision is improved using neuro-fuzzy inferences. Approaching angles of the fish robot to an obstacle as well as the evident features such as obstacles’ sizes and shape angles are obtained through neural network training algorithms based on the scanned data. Experimental results show the successful path control of the fish robot without hitting on obstacles.     

基于CPLD控制模块的智能机器人控制系统研究

为提高物流周转智能机器人的环境感知能力和避障能力,降低智能机器人运行中碰撞障碍物的概率,设计了一种基于CPLD控制模块的物流周转智能机器人控制系统;以CPLD控制器为核心,调整A/D模拟采集接口模块信号的连接形式,并设置与PWM寄存器相关的连接参数;给出了主机智能程序的决策流程,并适时调整PWM寄存器的整流参数,提升控制指令执行向量的匹配精度,以实现对智能机器人运动轨迹的精确控制;与传统机器人控制系统相比,基于CPLD控制模块的智能机器人能够更准确地感知外界环境的变化,精确规避障碍物。     

A New Directional-Intent Recognition Method for Walking Training Using an Omnidirectional Robot

In order to avoid being bedridden, a preemptive walking rehabilitation is essential for people who lose their walking ability because of illness or accidents. In a previous study, we developed an omnidirectional walking training robot (WTR), the effectiveness of which in rehabilitation was validated by clinical testing. In the primary stage of the walking training, the WTR guides the user to follow the predesigned therapy program to conduct the walking training. This study focuses on the later stages of training in which the user plays an active role of determining the training by himself/herself, and the WTR must follow the user’s intent. However, identifying a user’s intent is challenging. In the present study, we address this problem by introducing a directional-intent identification method based on a distance-type fuzzy reasoning algorithm. The effectiveness of the directional identification method is experimentally confirmed.     

Obstacle avoidance in a dynamic environment: a collision coneapproach

A novel collision cone approach is proposed as an aid to collision detection and avoidance between irregularly shaped moving objects with unknown trajectories. It is shown that the collision cone can be effectively used to determine whether collision between a robot and an obstacle (both moving in a dynamic environment) is imminent. No restrictions are placed on the shapes of either the robot or the obstacle, i.e., they can both be of any arbitrary shape. The collision cone concept is developed in a phased manner starting from existing analytical results that enable prediction of collision between two moving point objects. These results are extended to predict collision between a point and a circular object, between a point and an irregularly shaped object, between two circular objects, and finally between two irregularly shaped objects. Using the collision cone approach, several strategies that the robot can follow in order to avoid collision, are presented. A discussion on how the shapes of the robot and obstacles can be approximated in order to reduce computational burden is also presented. A number of examples are given to illustrate both collision prediction and avoidance strategies of the robot     

八足步行机器人参数的仿真计算

通过对八足步行机器人的研究,希望建立一个对复杂地形高度适应、有一定承载能力的步行机器人平台。该机器人在行走过程中,摆动腿为串联结构,而支撑腿则与地面、躯体形成具有冗余输入的多环并联机构,由于分析困难,因此借助先进的动力学仿真软件ADANS对其进行仿真计算。该文在八足步行机器人初始结构参数基础上,建立了三维机器人仿真模型,以灵活度为评价指标对机器人结构进行优化,并对优化后的模型作了运动学仿真分析,最后关于角度值的测量对原理样机的控制起到指导作用。研究表明ADAMS／VIEW模块可以方便、直观、准确地计算步行机器人运动情况。     

基于微机的机器人离线轨迹规划系统

本文提出了基于IBM-AT微机的机器人离线轨迹规划系统.系统的软件主要包括;机器人和环境物的三维图形的交互式产生,运动学和动力学的计算,轨迹规划.碰撞的检测和图形显示动画.系统利用通讯模块和接口电路可以从IBM-AT到机器人控制之间传递信息.使用该软件的PT-300V工业机器人离线轨迹规划的实验已初步地完成.     

Collision free path-planning for cable-driven parallel robots

In this study, a path-planning method that has been developed for serial manipulators is adapted to cable-driven robots. The proposed method has two modes. The first one is active when the robot is far from an obstacle. In this mode, the robot moves toward the goal on a straight line. The second mode is active when the robot is near an obstacle. During this mode, the robot finds the best way to avoid the obstacle. Moreover, an algorithm is presented to detect the collision between the robot and the obstacle. A similar algorithm is also presented to avoid the collision of the cables with an obstacle. Some simulation results are shown, which are then validated experimentally using a built 4-cable-driven parallel manipulator. Although the path obtained between the initial and final poses may not be the shortest possible one, it guarantees finding a path, when it exists, no matter how cluttered the environment is.     

克服V型障碍陷阱的激光雷达机器人分层避撞方法

激光雷达以其高的角度和距离分辨率被广泛地应用于移动机器人的障碍规避,但其固有的探测特性易使机器人陷入V型障碍陷阱,并增大路径代价.为此,通过深入分析激光雷达精度与距离的特性关系,提出按照探测精度将探测区域划分为模糊规避区、精确规避区和应急规避区,进而建立一种分层障碍规避方法.为模糊规避区设计神经网络障碍规避算法,同时在精确规避区采用边界点追踪法避撞.仿真实验表明,所提出方法相较于传统的激光雷达避撞方法,不仅能够使机器人避免误入V型陷阱,而且可以产生更小的路径代价.