六边形对称分布六腿机器人的典型步态及其运动性能分析

为了便于在不同地理条件下合理地选择较优的步态,实现稳定高效的智能行走,本文针对一种六边形 对称分布的六腿机器人研究其不同步态的优劣．主要从行走能力、稳定性和能耗3 个角度对六边形对称结构的六腿 机器人在同样占空比下的3 种静态稳定周期步态进行了比较研究,此外还简要分析了其越障能力和穿越窄道的能 力．研究分析结果表明3 种步态（横向昆虫式摆动步态、哺乳动物式踢腿步态和混合步态）在不同条件下各有优劣： 横向昆虫式摆动步态在能耗和越障能力方面较其他两种步态有优势;而混合步态在稳定性上最具优势,其它能力处 于中间;哺乳动物式踢腿步态则可穿越窄道,步长上较昆虫摆动步态略好．本文的研究工作为六边形对称结构的六 腿机器人在未知复杂地貌环境下的智能行走提供了重要参考．     

控制六足仿生机器人三角步态的研究

基于仿生学原理,在分析六足昆虫运动机理的基础上,对六足仿生机器人的三角步态运动原理进行了分析.论文涉及六腿机器人步态研究的一些基本参数的描述,讨论了用相对运动的原理研究步态的方法,结合慧鱼机器人组合包中的构件拼出六足仿生机器人.该机器人模型结构简单,设计独特,能前进和后退,且能避开小型障碍物.基于三角步态运动原理对其进行了反复实验,实验结果表明六足仿生机器人具有较好的机动性和稳定性.     

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.     

步态相位识别技术在人工腿设计中的应用研究

对国内首个智能仿生人工腿原型机CIP-I Leg的基本结构及工作原理进行简要的介绍,接着介绍了智能人工腿摆动相模糊控制系统的整体设计方案;文中对健康腿的步态从单足和双足两个角度进行分析,提出基于人工腿的步态识别方案,并详细介绍了人工腿步态识别的具体实现方法;步态信息通过膝关节处的霍尔传感器和脚底的压力传感器获取,并给出了霍尔传感器和压力传感器的信号的硬件处理电路及软件流程图;实验结果表明,系统能够可靠地检测出步态相位信息,并取得了预期的效果.     

基于惯性姿态参量量化融合的机器腿仿生步态控制

为了提高机器腿仿生步态控制的稳定性,提出一种基于惯性姿态参量量化融合的机器腿仿生步态控制方法。构造机器腿仿生步态的运动学模型,进行机器腿仿生步态控制约束参量建模,采用陀螺仪和加速度计等位姿传感器进行姿态参量采集。采用扩展卡尔曼滤波方法进行机器腿的惯性姿态参量融合并输入到时控制执行器中。针对未知扰动对机器腿步态参量控制的误差,采用自回归更新方法进行姿态参量误差反馈修正,实现机器腿仿生步态稳定控制。仿真结果表明:提出的方法对机器腿仿生控制的稳定性较好,姿态参量的定位跟踪能力较强,提高机器腿步行的稳健性。     

具有拨土功能的轮腿一体化机器人结构设计

针对矿井灾难环境特点,采用三维建模软件设计了一种轮腿一体化机器人.该机器人采用轮腿一体式结构,具备了腿式机器人和轮式机器人的运动优点.分析了在不同环境下机器人采用的行进方式(即机器人步态),增强了机器人的环境适应能力,并且设计了基于多传感器信息的运动控制系统.该系统能够完成灾难矿井下的环境探测、信息获取以及机器人步态控制等功能,为矿难救援工作提供了重要的信息.     

基于混合注意力的轻量级偏瘫步态评估系统

脑卒中患者通常会出现偏瘫步态,而视觉式步态分析可以用于检测这些变化.然而,当前公开的病理步态数据集规模较小、缺乏对偏瘫严重程度的详细分级,并且传统的视觉式深度学习步态分析方法通常需要较高计算量和较大参数量,不适用于小规模病理步态数据集.本文设计了一款轻量级偏瘫步态评估系统.系统使用一种轻量级卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)来评估偏瘫步态表现.通过线性拼接不同尺度的分组卷积,低成本地获得高效率特征.系统引入多维度混合的轻量级注意力模块来帮助CNN关注空间和通道维度上的显著特征,从而更好地平衡系统有效性与模型参数量.此外,本文还构建了一个专门用于步态识别的偏瘫模拟步态数据集,为模型训练和测试提供数据支撑.实验结果表明,系统的神经网络仅使用VGG-19 1/53的参数量,将步态识别准确率提高至96.91%,高于预训练后的VGG-19,与其他轻量化SOTA方法相比同样具有精度优势.系统的开发成本低,可部署于移动设备,并支持实时检测,为家庭式病理步态分析提供了一种可行的方案.     

昆虫视觉启发的光流复合导航方法

昆虫能够使用视觉感受的光流(Optical flow, OF)信息执行导航任务. 启发于昆虫的视觉导航, 本文提出了一种生物视觉启发的光流复合导航方法, 它由光流导航和光流辅助导航两部分组成, 以实现高效精确的视觉导航定位. 该方法中, 光流导航的作用是使用昆虫视觉启发的光流法, 测量系统每一时刻的运动位移, 然后使用路径积分累加位移得到位置信息; 光流辅助导航的作用是针对路径积分会产生累积误差的缺点, 使用光流匹配的方法来估计和修正导航中的位置误差. 该光流辅助导航也参考了昆虫启发的光流法, 通过基于光流的卡尔曼滤波器来执行实际和预测光流的迭代匹配. 由于光流导航和光流辅助导航中的光流计算来源于同一昆虫启发光流法, 使得光流复合导航的两部分可共享输入信号和部分执行过程. 文中使用移动机器人进行导航实验,证明了该复合导航方法的效率.     

基于CPG的六足机器人运动步态控制方法

中枢模式发生器（CPG）在六足机器人的运动步态控制中起着至关重要的作用。为了研究六足机器人的运动控制方法,首先基于仿生学原理设计了六足机器人的机械结构,并在虚拟样机软件ADAMS中搭建其三维模型;其次选择Hopf振荡器作为CPG单元,并改进了振荡器模型;然后设计了六足机器人的CPG网络拓扑结构,包含单腿关节映射函数方案和腿间CPG环形耦合网络方案,并对其进行了改进;最后通过ADAMS和MATLAB联合仿真实验,验证了所设计六足机器人的运动稳定性和CPG控制方案的可行性与有效性。仿真结果表明,该方法能够满足六足机器人不同运动步态的控制需求,对六足机器人的运动控制具有一定的实际应用价值。     

基于Adams的六足爬壁机器人的步态规划与仿真

针对桥梁检测的要求,设计出了一种可以在桥底爬行和检测的六足爬壁机器人,通过对六足爬壁机器人运动机理以及腿部结构的理论分析和研究,提出了适应于桥底爬行的横向三角步态和横向四角步态.其中横向四角步态是从横向三角步态改进而来的,与横向三角步态相比,横向四角步态有更好的稳定性和安全性,更适用于桥底作业的这种工作环境.采用UG设计软件和Adams仿真软件相结合的方式分别对以上两种步态进行了仿真,实验结果表明了所提出步态的有效性.     

具有屈膝行为的双足被动行走模型

参考人类下坡行走运动特点,提出一种具有屈膝行为的双足被动行走模型.采用5质点4杆被动行走模型,设计支撑腿在行走过程中弯曲,通过对支撑腿膝关节弯曲时刻的调整,求解得到模型在不同斜面上的稳定周期行走步态.仿真结果表明,模型实现了在坡度范围小于0.39 rad的斜面上稳定行走步态.与传统步态相比,稳定行走的坡度范围显著提高,在较大坡度上也具有很好的稳定性.     

四足机器人步态生成算法研究与仿真

在四足机器人行走动态控制的研究中,为使四足机器人能在复杂地面状况下行走,提出了一种四足机器人在不平坦地面爬行时的平动步态生成算法.首先构建四足机器人步行机构模型,根据静态稳定性对角线原理的判定确定机器人腿的摆动顺序;以平动步态为例根据机器人前行方向、初始位姿、地面不平坦等因素计算一个步态周期后机器人的位姿从而实现平动直线行走的连续步态算法.考虑了机器人机构约束以及状态变化因素使机器人在每一个步态周期都能跨出尽可能大的步幅实现行走效率的最大化.通过仿真验证了算法的正确性.仿真结果对四足机器人步态稳定性的研究及实现具有实际的参考价值.     

考虑综合步行约束的仿人机器人参数化3D 步态规划方法

给出了一种三维环境下双足行走的参数化步态规划方法,建立了仿人机器人13 质量块约束动力学模 型．考虑单腿支撑和双腿支撑无冲击连续切换的六点边界约束条件、可行步态物理约束条件以及ZMP 稳定性约束 条件,以关节输出力矩函数的二次型积分值最小作为优化指标,采用参数化步态优化方法,将复杂关节轨迹的规划 问题转化为分段多项式系数组成的有限参数向量的优化问题,得到了快速和慢速两组光滑无振动的优化步态．仿真 和样机实验验证了该方法的有效性．     

基于路径识别的移动机器人视觉导航

跟随路径导引是自主式移动机器人广泛采用的一种导航方式,其中视觉导航具有其他传感器导航方式所无法比拟的优点,是移动机器人智能导航的主要发展方向。为了提高移动机器人视觉导航的实时性和准确性,提出了一个基于路径识别的视觉导航系统,其基本思想是首先用基于变分辨率的采样二值化和形态学去噪方法从原始场景图像中提取出目标支持点集,然后用一种改进的哈夫变化检测出场景中的路径,最后由路径跟踪模块分直行和转弯两种情况进行导航计算。实验结果表明,该视觉导航系统具有较好的实时性和准确性。     

可穿戴式自主定位技术的零速触发算法研究

所谓步态,即指人们在行走时躯干与腿的姿势,以及脚部接触地面时的状态。现如今,相关步态特征的应用技术已飞快地发展了起来。并在安全系统、人机交互、导航定位、医疗诊断等方面有了广泛的应用。而本文将提出一种利用三条件法将可穿戴式MEMS IMU(Inertial Measurement Units)用来实现检测静止步态的技术,此技术可以在定位领域,将检测出的静止状态作为一种触发条件,为零速修正、地磁角度更新等静态校准技术服务,从而使得定位的实时性和精确性得以更好的保障。本文通过将IMU分别安置在人体的脚部,腰部和胸部进行静止步态的检测,最终通过测试数据的仿真得出结论:将IMU放在脚部的静态检测效果要远远好于其他两种情况。     

六足步行机横向行走最佳步态及其运动特性初探

本文分别以纵向稳定裕量和一般稳定裕量为准则,通过对六足步行机横向行走几何模型的分析和计算机优化计算,得出六足步行机横向运动时的最佳步态为广义三角步态.此外,文中对广义三角步态的运动特性(包括静态稳定性、爬坡能力、越沟能力等)进行了初步研究,阐明了这些运动特性与步行机若干几何参数间的内在联系,为六足步行机的总体尺寸设计提供了理论依据。     

仿生六足步行机器人步态轨迹的研究与仿真

针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性.详细阐述了六足仿生步行机器人轨迹仿真的原理、方法及过程,找到了一种在ADAMS环境下求解机器人逆解的方法,简化了理论计算,提高了设计效率.     

全方位六足步行机器人分析——腿机构、运动学、静力学分析、步态规划与步行软件

本文对全方位六足步行机器人步行中所涉及的步态规划、步行算法及步行软件,稳定性分析、能耗分析等问题进行了深入地研究.首先依据相对运动学原理建立全方位六足步行机器人的运动学。并对其工作空间进行了详细地分析,接着讨论了步行机器人的单腿静力学分析及多腿触地情况下足端力的分力求解问题.把 M-P 广义逆与求解超静定力问题的解法相结合,对足端力的分布特性及求解方法进行了研究.     

一种视觉导航参数的改进提取算法

视觉导航过程中,由图像处理单元对CCD采集的图像进行处理以提取导航参数。传统的导航参数提取方法提取速度慢,且提取路径模糊。本文针对应用DSP的视觉导航提出一种改进的导航参数提取算法,该算法计算量小,且易于优化,实现了导航参数的高速提取,并且提取出的路径清晰准确。     

单目视觉移动机器人导航算法研究现状及趋势

拥有自主导航能力的移动机器人在救灾、家政等人类生活中使用得愈加广泛.单目视觉导航算法作为机器人视觉导航中的一种,具有成本低、距离不受限的优势,但仍存在尺度不确定性和初始化问题.该综述根据对移动机器人的运动性质研究,主要从障碍检测、空间定位、路径规划三个方面对单目视觉导航技术进行了模块化分析,并以单目视觉导航算法的关键技...