基于ADAMS的仿壁虎机器人步态规划及仿真

分析了一种仿壁虎机器人的机械结构及其运动学原理,通过对壁虎运动行为的研究,规划了一种仿壁 虎的墙面爬行对角步态．利用ADAMS 对机器人沿垂直壁面爬行的运动进行了仿真,分析了模型质心位移、关节转 矩以及足部与壁面之间的接触力等参数．最后通过实验分析,验证了结构设计、步态规划的合理性,所选择的电机 符合设计要求．     

基于ADAMS的仿壁虎爬壁机器人的运动仿真

为实现在不同环境的壁面上自由爬行,设计了应用仿壁虎微纳米粘附阵列的爬壁机器人,建立了机器人的动力学模型及足部与壁面之间的接触模型,并利用机械系统动力学软件ADAMS的仿真功能,对机器人沿垂直壁面爬行的运动特性进行了仿真.利用ADAMS的后处理模块的分析功能,重点研究了在一个运动周期内,模型整体质心的位移、电机转矩以及足部与壁面之间的接触力随时间的变化情况.仿真结果表明该仿壁虎爬壁机器人能够以约26mm/s的速度沿着垂直的壁面平稳地运动,不存在波动和偏离.这为下一步研制仿壁虎爬壁机器人的物理样机提供了理论指导,也为其他仿生机器人的研究提供了参考.     

仿壁虎机器人研究综述

首先,详细介绍和分析了国内外仿壁虎机器人的研究现状．然后,讨论比较了仿生壁虎机器人所涉及的关键技术的优缺点．最后,在前面分析比较基础上对未来的发展趋势进行了预测．     

仿人机器人及其步态控制

仿人机器人是最能代表人类用工程方法进行自我克隆的能力的智慧结晶。它可以具有类人的外貌特征和运动功能,以及视觉、听觉、触觉、接近觉、味觉等智能感知能力,可在未知环境中独立行走,与人进行一定程度的交流,其技术研究是当今机器人领域的前沿和热点。本文就近年来机器人平台的发展和步态控制的研究近况进行综述,分别概括各方向的发展动态和目前仍然存在的问题。     

冗余驱动仿壁虎机器人运动学分析与仿真

研究仿壁虎机器人处于多足吸附支撑状态时,出现冗余驱动问题,机器人驱动难度较大,为协调机器人各关节运动和姿态控制,讨论了一种冗余驱动的仿壁虎四足机器人的自然约束条件,推导了机器人三足吸附状态时冗余驱动变量与独立驱动变量的位置和速度关系,建立了机器人机体正运动学方程,同时建立了机器人的逆运动学方程,用来验证正运动学方程的正确性.机器人正运动学方程是一个高次方程,有16组解,数字仿真结果表明只有一组解满足实际模型要求.逆运动学分析结果及仿真结果验证了正运动学的正确性.     

基于ADAMS的仿人机器人步态规划算法仿真和实现

论文从便于算法分析和保护仿人机器人物理样机的角度,提出了先利用ADAMS建立虚拟原理样机系统,再进行步态算法仿真和实现的方法。并详细阐述了基于ZMP的仿人机器人步态规划算法,以及如何利用ADAMS对步态规划算法进行仿真。最后通过实验验证了仿真的必要性和有效性。     

仿人机器人步态规划反馈控制研究综述

仿人机器人步行稳定性是机器人领域重要研究内容之一。介绍了仿人机器人常用的步态规划方法,划分为非反馈式和反馈式的两种步态规划算法。总结了反馈式步态规划主要研究的内容,并以世界著名Asimo、HRP、KHR和Darmstad仿人机器人为例,描述仿人机器人具体反馈控制方法和过程。探讨了仿人机器人步态反馈控制中有待研究的内容。     

基于主支撑腿运动优化的仿人机器人快速步态规划算法

提出一种基于主支撑腿运动优化的快速步态规划算法,利用快速动态步行的特点,规划ZMP(Zero Moment Point)适时地离开质心投影并始终停留在稳定的支撑区域内．规划过程中考虑了仿人机器人摆动足触地时的碰撞,整个步态产生于深度的优化过程．     

面向仿人机器人自然步态规划的人体步行实验分析

自然步态规划方法是实现仿人机器人步态柔顺和能量优化的可行方法,该方法要求对人体步行及其平衡策略进行定量研究．本文分析自然步态规划方法的原理,建立了一套快捷有效的人体步态测试系统,并通过实验建立了人体步行的参数化数据库．实验结果揭示了人体步行的参数化特征及其平衡策略,对于仿人机器人的自然步态规划及控制提供了理论指导．结论特别指出,仅仅通过规划的方式实现仿人机器人的自然步态是不完备的,自然步态的实现必须同仿生控制策略相结合．同时实验结论对于仿人机器人的本体优化设计也提供了参考．     

仿人跑步机器人机构与步态规划综述

阐述了仿人跑步机器人研究的必要性,介绍了几款国外典型的仿人机器人机构设计和驱动系统设计,对仿人跑步机器人的步态规划问题进行了综述,并指出仿人跑步机器人领域的研究难点和未来研究方向。     

基于遗传算法的四足机器人行走步态规划

因RoboCup四腿组比赛所采用机器人的关节刚度较低，采用固定形状行走轨迹的步态规划方法所产生的实际步态和规划步态偏差较大。这种偏差限制了机器人行走速度的提高。为了提高机器人的行走速度，在原有步态规划方法的基础上，引入200组坐标描述任意形状的机器人行走轨迹，并用改进的遗传算法寻找最适合机器人行走的轨迹形状。实验结果表明：改进的行走轨迹规划方法经学习后的实际步态更有利于机器人的行走，在行走更加平稳的同时可使机器人获得更快速的行走效果。     

基于VSC的机器人在线步态规划方法研究

传统方法在进行机器人在线步态规划时,由于受到大量外部复杂因素的干扰,造成步态规划偏差较大,无法准确跟踪期望步态;为此,提出一种基于变量集控制(variable set control,VSC)的仿人机器人在线步态规划方法;将步态规划问题转化为反应机器人步态状态的变量集的规划问题,根据对相关变量的规划和计算,能够获取机器人关节空间运动的状态序列;根据变量集中的零力矩点、机器人的重心、髋部中心和步态规划之间的关系,能够获取机器人在线步态规划中关键变量集的规划和计算结果;仿真实验表明,利用该方法能够克服传统方法的缺陷,实现了对机器人在线步态规划的准确控制。     

履带式爬壁机器人磁吸附单元的磁场及运动分析

介绍了履带式磁吸附爬壁机器人的磁吸附单元的结构和工作原理．对单个磁块建立了有限元模型,并利用ANSYS软件对不同工作状态的磁块进行了磁场求解．进而,通过对一系列电机的扭矩测量确立了履带的平面力学方程,为机器人的动力学和运动学奠定了基础．     

基于关键帧相似性的仿人机器人步态规划

为解决传统步态规划方法运算量大、运行时间长的问题,提出一种基于关键帧相似性的仿人机器人步态规划方法,通过对步态关键帧的相似性度量、髋关节的规划、零力矩点(ZMP)的实时校正,实现仿人机器人曲线行走步态的在线调整,调整后的步态能够较好地逼近实际ZMP曲线。实践结果表明,该方法在降低运算量的同时较好解决了仿人机器人的步态稳定及快速规划问题,并且可以减少步态选择不理想时的时间消耗。     

A Fast Approach for Robot Motion Planning

This paper describes a new approach to robot motion planning that combines the end-point motion planning with joint trajectory planning for collision avoidance of the links. Local and global methods are proposed for end-point motion planning. The joint trajectory planning is achieved through a pseudoinverse kinematic formulation of the problem. This approach enables collision avoidance of the links by a fast null-space vector computation. The power of the proposed planner derives from: its speed; the good properties of the potential function for end-point motion planning; and from the simultaneous avoidance of the links collision, kinematic singularities, and local minima of the potential function. The planner is not defined over computationally expensive configuration space and can be applied for real-time applications. The planner shows to be faster than many previous planners and can be applied to robots with many degrees of freedom. The effectiveness of the proposed local and global planning methods as well as the general robot motion planning approach have been experimented using the computer-simulated robots. Some of the simulation results are included in this paper.     

四足步行机器人爬行步态的计算机仿真

由于机器人数学描述的复杂性,使得在机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难,计算机虚拟仿真技术在该领域的应用为机器人的运动特性分析提供了依据.文中建立了一个连续转动式腿机构的四足步行机器人模型,并规划了该机器人的一种直线爬行步态,利用ADAMS虚拟样机软件对机器人的爬行步态进行了动力学仿真,得到了机器人各个关节相关物理量的变化曲线,分析了四个髋关节的驱动力矩在步行过程中的变化情况.通过仿真,验证了步态规划的合理性,同时为进一步选择电机、分析机器人系统的动态特性提供了依据.     

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.     

球形机器人的圆周运动分析

用Kane方法对球形机器人的圆周运动进行运动学和动力学分析,推导出动力学模型．用Ⅲ型球形机器人对该模型进行仿真和实验,仿真和实验的结果验证了球形机器人圆周运动分析的正确性．     

基于MATLAB的仿壁虎机器人天花板粘附运动仿真

壁虎脚掌具有"范德华力"的干粘附特性,而实现仿壁虎机器人在负表面(如天花板)运动具有极高的难度,基于MATLAB/SimMechanic建立了仿壁虎机器人动力学模型。采用变弹性阻尼模型构建粘附力模型,模拟脚掌的粘附力各向异性。利用规划的负表面步态进行天花板粘附运动仿真,仿真表明仿壁虎机器人能按照预定的步态实现天花板的粘附运动,而天花板的非稳定性扰动来自脚掌粘附支撑相和脱附摆动相的交替处,为未来仿壁虎机器人天花板爬行实验提供仿真参考数据。