基于并联机构的仿人机器人结构设计

仿人型机器人具有较强的环境适应能力.为了提高机器人的灵活性及稳定性,文章采用球面三自由度并联机构作为腰关节,并对该关节结构进行了改进,设计了一种新型的仿人型机器人,并利用ADAMS软件对其进行了仿真验证.结果表明,机器人能够进行完整的步态行走,腰部并联机构采用3-RRR+S’-p机构,能够实现机器人腰部的灵活运动,具有较好的稳定性和刚性.     

基于SimMechanics的仿人机器人运动学仿真

利用Matlab／SimMechanics机构仿真工具建立了仿人机器人机构的仿真模型,并由模型图直观地观察仿人机器人的动态步行过程,求出了机器人躯体重心的角加速度和髋关节的扭矩变化图。建立了仿人机器人的瞬时状态的平面五杆机构运动模型,根据Kane法求解出了机构的动力学方程。在机构分析中应用SimMechanics仿真工具,为机械系统的仿真提供一种十分简便的方法。     

仿人机器人国内外研究动态

重点介绍了日本仿人机器人的最新研究成果和研究方向,以及国内仿人机器人的研究现状。日本的大学和科研机构主要的研究成果有实用性仿人机器人ASIMO和娱乐机器人QRIO,其研究方向是如何避障和灵活运动,及如何与人协作和表达情绪。国内一些知名大学在实用性仿人机器人的研究上取得了进展,但其在关键技术的研究上与日本尚存在差距。     

仿人机器人的步行控制方法综述及展望

步行控制是仿人机器人最重要的技术之一,是仿人机器人实现最基本的类人动作的关键.从步态规划和步态控制两方面综述了仿人机器人步行控制的研究现状,对已有的典型步态规划和步态控制方法进行了分析与比较,并展望了仿人机器人步行控制的研究方向.     

仿人机器人行走间隙碰撞系统混沌动力学分析

为研究仿人机器人行走过程中由间隙碰撞引起的行走不稳定问题,建立了一类含间隙碰撞的三自由度动力学模型,与现有模型相比能够更好地模拟行走过程中脚与地面之间的间隙碰撞过程。结合该动力学模型推导出数学模型,进而运用模态叠加法计算了该碰撞系统在周期激励下的动力学响应。把庞加莱截面作为间隙碰撞界面,对该碰撞系统进行混沌动力学分析,发现其具有混沌运动特征。研究结果为仿人机器人行走间隙碰撞系统的研究和控制提供了理论依据。     

面向爬楼梯场景的仿人步态机器人机构设计与行走功能试验研究

现有仿人步态机器人装置大多存在重心变化幅度大、升降平稳性差、运动控制难、布置灵活性不足等问题。为此,设计一种新型的仿人爬楼梯步态运动方式机器人。将平移机构和升降机构相结合,实现阶梯状运动轨迹。研究其核心构件、关键的功能原理和主要的力学特征;通过进行ADAMS运动学仿真和搭建实物样机试验,验证这种双剪叉结构与丝杆传动形式相结合的升降机构设计的可行性。结果表明：该机构能适应台阶立面高度160～180 mm、平面长度290 mm以上的楼梯场景,并具有良好的负载爬梯功能。     

基于NMPC的仿人攀爬机器人运动优化

针对仿人机器人攀爬的实时运动生成问题,提出一种基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法,能够综合优化路径和肢体运动.该方法将攀爬任务视为一个机械约束的NMPC问题,并使用了基于墙体图的状态相关权重和势函数.在每个采样时间点根据墙体信息和机器人的状态进行...     

三角轮系式移动机构动力学建模及仿真

三角轮系式移动机构是爬楼越障机器人的重要组成部分。利用拉格朗日法建立了三角轮系式移动机构的动力学模型,利用MATLAB的Simulation工具箱对三角轮系式移动机构进行控制系统仿真。结果表明:该系统可在1.2 s进入稳定状态,说明该系统有较好的稳定性。     

弹性变形对仿人机器人步态规划的影响分析

仿人机器人行走步态研究的理论、方法及建模均未考虑系统各部件弹性变形的影响，导致行走实验结果与理论步态规划存在较大的差异，制约了步行质量的提高和连续快速稳定步行的实现。本文运用ANSYS有限元软件，针对清华大学研制的THBIP—Ⅰ型仿人机器人样机，建立精确的有限元模型，进行步行运动弹性变形及其对步态规划影响的有限元仿真分析，在此基础上提出了对步态规划进行局部修正完善的方法，步行实验证明该有限元模型及仿真分析结果是有效的。     

基于DSP、FPGA和模糊自调整PID控制的仿人机器人控制系统的设计与实现

设计一套全自主仿人机器人分布式运动控制系统,该系统的底层控制部分采用双DSP作为主处理器并结合FP-GA模块实现图像处理和DSP外围复杂译码电路并进行倍频、鉴相、计算等。给出了处理器的反馈回路和一些复杂外围器件设计过程。结合前沿控制理论,提出一种基于模糊规则的自调整PID控制策略并进行MATLAB仿真。结果表明:该控制系统能够直接嵌入机器人本体,具有结构简单、抗干扰能力强、可靠性高等特点。该研究工作对全自主仿人机器人的进一步发展起着积极作用。     

装载系统机器人化的动力学模型与自适应控制

从控制的观点来看,装载系统代表多变量的、非线性的和复杂的动力学耦合系统。考虑到拉格朗日法建立的二自由度装载系统动力学模型在现实情况中存在不稳定性和建模误差。在J.E SLOTINE提出的自适应控制方法的基础上,构造李雅谱诺夫（Lyapunov）函数,设计自适应控制器,对关节位置和速度进行轨迹跟踪研究,并用Matlab进行仿真。仿真结果表明关节速度稳态误差和位置稳态误差为零,验证了控制器的有效性和可行性。     

配电网作业机器人协调控制动力学模型研究

针对配电网人工检修作业风险高、效率低的特点,提出一种新型配电网检修作业机器人的结构模型。在该机器人结构基础上,建立工作机器人与工作物体之间闭合链的关节动力学模型,分别得到不同工作模式下的系统动力学方程;设计机器人的力-位置混合协调控制系统,提出闭环内力的动态分配方法,并通过仿真实验和现场运行验证了力-位置混合协调控制可以有效降低机器人操作过程中的闭环内力,表明该机器人能有效实现机器人的剥线、修线、连线等配电检修功能。     

基于ADAMS的爬楼梯机器人动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立轮组结构爬楼机器人的虚拟样机模型,对爬楼机器人爬楼过程中的功率变化进行动力学仿真分析.结果表明:在上、下楼的过程中,后轮组、前轮组分别承受大的力矩、输出大的功率.为机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供理论依据.     

一种7DOF冗余手臂构形的运动学与动力学特性研究

冗余度机构具有高度的灵活性和避障能力,利用冗余自由度可以改善仿人机器人手臂的运动性能.以实现人体手臂的运动特性和操作灵活性为目标,研制了一种7DOF冗余仿人机器人手臂,根据冗余手臂的机构学特点,研究了手臂的运动学和动力学性能,并在工作空间、肘部关节的自运动能力以及手臂自重引起的关节重力矩等方面与其它两种典型的冗余手臂构形进行了比较分析.     

推移机构液压控制系统设计及动态特性仿真研究

分析推移机构液压系统的工作原理,在此基础上设计了推移机构液压控制系统。根据液压原理图,介绍推移机构液压控制系统的工作过程及主要执行部件。在AMSim中建立分析模型,运行仿真得到液压系统的动态特性。依据仿真结果,提出改进现有系统动态性能的措施,弥补了原有设计的不足。     

SCARA型机器人鲁棒控制及仿真的研究

文章利用测地线的机器人轨迹规划方法,对SCARA机器人的运动学进行分析,不需再进行运动学的反解;并且利用鲁棒控制方法,对其运动轨迹进行控制,使机器人在遇到外界环境变化等不确定因素干扰时,仍能保持系统的稳定性。最后,利用MATLAB软件中的S—function函数对机器人系统进行仿真。结果表明这种鲁棒控制器对机器人系统存在外界不确定性干扰时的抑制是十分有效的。