欠驱动两足步行机器人研究现状

针对欠驱动两足步行机器人的研究现状与发展趋势进行了探讨。首先,总结了被动行走和踝关节欠驱动两足机器人的研究现状,介绍了欠驱动两足步行机器人的基本研究方法,包括问题描述、步态规划、运动控制和稳定性判定等,并对欠驱动两足机器人需要进一步研究的问题和发展方向进行深入研究,最终目标是将欠驱动控制策略应用于两足步行机器人的行走过程控制,以提高其运动性能。     

基于质心运动状态的双足机器人欠驱动步行稳定控制

针对双足机器人欠驱动步行稳定控制问题,提出一种基于机器人质心(Co M)运动状态的前馈控制策略.首先,根据步行速度与步行稳定性的关系,提出一种基于步行速度的欠驱动步行稳定性直观表述并给予数学定义:如果机器人步行速度能够始终收敛于一个已被证明可维持步行的速度,则机器人步行处于稳定状态;然后,基于该直观表述的数学定义和人类变速步行时的步态特征,提出一种基于质心运动状态的前馈控制策略,控制策略以机器人质心水平速度作为系统输出,通过控制质心在单个步行周期内的位移,实现对质心水平运动速度的控制,进而实现稳定步行;最后,在混凝土和木板地面上,成功实现了平均步行速度0.178 m/s、步幅为腿长0.31倍的欠驱动步行.试验结果表明:所提出的控制策略能够通过控制质心对理想速度的跟踪,实现欠驱动稳定步行.     

面向非连续性地面的双足欠驱动步行稳定控制

为实现双足机器人在真实非连续地面上的欠驱动稳定步行,基于自适应前馈控制算法提出一种变步长稳定步行控制策略.首先,针对机器人步行速度、稳定性以及质心运动轨迹的映射关系,引出一种基于质心运动状态的单输入-单输出自适应前馈控制算法,实现机器人在真实地面上的稳定步行.其次,从步行仿人性的角度出发,为消除地面非连续性对步行稳定性的影响,通过改变步长和质心理想跟踪速度设计变步长稳定步行控制策略,实现欠驱动双足步行机器人在真实非连续地面上的稳定步行.最后,通过对四连杆机器人模型的数值仿真,以及在木板和橡胶混合地面上的机器人样机试验,验证变步长稳定步行控制策略的有效性.试验结果表明:本文提出的变步长稳定步行控制策略能够实现在真实非连续地面上的欠驱动稳定步行.     

基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制

引入动态伺服理论研究了欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制．针对欠驱动双摆机器人的仿生悬摆 运动控制,引入动态伺服理论解决摆臂末端对目标轨迹的跟踪问题;利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于 李亚普诺夫稳定性理论设计了反馈控制律,并分析了闭环系统的奇点及其对于系统收敛性的影响．欠驱动双摆机器 人实物系统实验结果表明,文中所设计的控制策略是有效的．     

欠驱动冗余度空间机器人优化控制

欠驱动控制是空间技术中容错技术的重要方面.本文研究了被动关节中有制动器的欠驱动冗余度空间机器人系统的运动优化控制问题.从系统动力学方程出发,分析了欠驱动冗余度空间机器人的优化能力和控制方法;给出了主、被动关节间的耦合度指标;提出了欠驱动冗余度空间机器人系统的“虚拟模型引导控制”方法,在这种方法中采用与欠驱动机器人机构等价的全驱动机器人作为模型来规划机器人的运动,使欠驱动系统在关节空间中逼近给出的规划轨迹,实现了机器人末端运动的连续轨迹运动优化控制;通过末关节为被动关节的平面三连杆机器人进行了仿真,仿真的结果证明了提出算法的有效性.     

基于遗传算法的欠驱动机器人运动规划

研究了平面欠驱动机器人的非完整运动规划问题,建立欠驱动机器人系统动力学模型,提出了一种利用遗传算法(GA)解决欠驱动机器人运动规划的方法。引入部分稳定控制器的思想,提出基于能量最优的评价函数,利用遗传算法对评价函数进行离线优化,得到有关部分稳定控制器的切换规则。此方法可以推广到任意平面欠驱动机器人的规划问题上,以平面3R欠驱动机器人为研究对象进行了数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

机器人直赛道赛跑方案和走直线控制策略的设计与实现

提出了用能力风暴机器人进行直赛道赛跑的一种方案.设计了直赛道竞赛台,确定了比赛规则.为了机器人具有快速性和走直线的能力,专门讨论了两轮分别驱动式机器人如何实现走直线的问题.分析和使用了已有走直线控制策略后提出了新的控制策略,所设计控制策略已通过试验验证,验证结果表明新策略比旧策略优越.     

一类新的PPA型三连杆欠驱动机器人的控制策略

PPA型机器人是一类新型的三连杆欠驱动机械系统,具有3个自由度,但只有1个驱动装置.针对这类欠驱动机器人的运动控制,提出一种分区的控制策略,使之从垂直向下的位置摇起到垂直向上的位置,并实现稳定控制.首先,将系统的运动空间划分为摇起区和吸引区;其次,应用一种基于Lyapunov函数的控制方法来增加系统能量和控制驱动杆姿态,实现摇起操作;再次,采用最优控制方法设计平衡控制,实现稳定的平衡控制;最后,通过仿真实验验证了所提出控制方法的有效性.     

欠驱动柔性机器人的振动可控性分析

欠驱动柔性机器人的可控性分析是对其进行有效控制的关键问题. 本文以具有柔性杆的3DOF平面欠驱动机器人为例, 分两步分析系统的可控性. 首先,忽略杆件的弹性变形, 研究欠驱动刚性系统在不同驱动电机位置的状态可控性；然后, 考虑柔性因素, 研究欠驱动柔性系统的结构振动可控性. 结果表明振动可控性是随机器人关节位形和驱动电机位置而变化的, 并且欠驱动刚性机器人的状态可控性对相应的柔性系统的振动可控性有很重要的影响. 最后, 将上述研究方法扩展到具有一个被动关节的N自由度平面欠驱动柔性机器人.     

机器人直赛道赛跑方案和走直线控制策略的设计与实现

提出了用能力风暴机器人进行直赛道赛跑的一种方案。设计了直赛道竞赛台,确定了比赛规则。为了机器人具有快速性和走直线的能力,专门讨论了两轮分别驱动式机器人如何实现走直线的问题。分析和使用了已有走直线控制策略后提出了新的控制策略,所设计控制策略已通过试验验证,验证结果表明新策略比旧策略优越。