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。     

两足仿人机器人的设计与实现

采用模块化的设计思想,设计了一个可靠的低价格双足机器人平台。首先简化机器人的空间运动和受力,通过分析和求解,得到与机器人平衡相关的各个关节的位移、角度等变量的关系;用C语言在Code Vsion AVR编译器下开发程序,选用1片ATmega128单片机来实时控制20个伺服舵机,并达到微秒级的控制精度。最终实现了两足仿人机器人的各个关节的协调平稳运动。     

两足机器人的支撑状态检测及协调控制

本文采用微动开关检测两足机器人的支撑状态,确定步行过程中的稳定情况,从而采取相应的控制策略。实验表明此法能较好地协调两腿支撑和单腿支撑相的运动,并用此法成功地实现了上台阶的步行运动。     

两足步行椅机器人的机构设计

主要介绍了两足步行椅机器人的整体机构设计．在踝关节和髋关节处，采用了一种新型多自由度正交关节设计，使得机器人结构紧凑，提高了步态规划的精度．利用两足步行椅机器人动力学模型，分析了各关节的驱动力矩，以此确定了驱动电机的功率．在髋关节和座椅之间设计了减震系统，并建立了减震系统模型，分析了减震系统对于步态稳定性的作用．最后，为保证乘坐者的安全，从机构的角度设计了机械式保护装置．     

国内外两足步行机器人研究的历史、现状及发展趋势

本文共分6个部分,详细介绍了研究两足步行机器人的原因和目的,两足步行机器人的特点及其应用前景,国内外两足步行机器人研究的历史、现状及发展趋势.     

两足步行机器人动态行姿态稳定性及姿态控制

本文提出了一种新型两足行机器人动态步行实时控制方法，引入了姿态稳定性和步态稳定性的概念，提出了姿态控制器的结构及设计方法。     

欠驱动两足步行机器人侧向稳定控制方法研究

以欠驱动两足步行机器人为对象研究其侧向运动稳定控制问题。首先分析引起机器人侧向运动不稳定的原因,然后提出步宽控制和侧向力矩补偿两种控制策略。步宽控制通过控制机器人侧向落脚位置,使其侧向运动周期与前向周期趋于一致实现侧向运动稳定。力矩补偿控制通过在踝关节引入侧向控制力矩,使侧向运动与前向运动协调一致实现侧向运动稳定。仿真实验表明,机器人实现了稳定的3D动态行走,达到了预期的控制效果。     

两足步行机器人步态轨迹优化设计的可行方法

步态规划是预先设计出整个步行过程中各关节运动的时间函数,这样一组时间函数的优化设计,求解十分困难。在此我们将其转化为参数优化问题。即给出机器人机构某一特殊点在步行过程中的移动轨迹,以此来描述整个步行运动。然后将该点运动过程离散化,找出每一时刻各关节对应的角度,使其满足一定的限制条件,并达到某一指标条件下的最优。     

两足步行椅机器人机械参数与步行稳定性关系研究

研究了两足步行椅机器人的机械参数对步行ZMP（Zero Moment Point）稳定裕度的影响．采用稳定的参数化步态，在步态不变的情况下，改变机器人各连杆的质量、转动惯量和质心位置，分析其对ZMP稳定裕度的影响．通过仿真实验得到以下结论：合理选择大腿、小腿和上身的机械参数可以显著增加步行ZMP稳定裕度，从而降低伺服控制的难度．     

从两足机器人到仿人型机器人的研究历史及其问题

本文介绍了从两足机器人发展到仿人型机器人的历 史,分析了在自由度、能量最优和碰撞研究的一些研究现状和前景,并对仿人型机器人与两 足机器人在运动特性上有所不同提出了一些问题．     

Walking-support robot system for walking rehabilitation: design and control

An intelligent walking-assistance robot system has been developed to help the elderly or the disabled in rehabilitation programs. From the design viewpoint, several different mechanisms to satisfy the strict requirements for use in a rehabilitation program were considered and studied. A two-wheel mobile mechanism was developed to provide motions to follow the patient's walking trajectory, and also to make the patient follow a specified trajectory. Equations of motion were derived for the unloading control, and a force control algorithm was developed. For motion control of the mobile base, virtual trajectory planning by the B-spline method and PID control were used. Sensing the motion of the patient is performed by a linear potentiometer and a rotating encoder attached to the robot manipulator. The system was tested on patients in hospital and the experimental results are reported.     

基于超声波和无线控制自主导航系统研究与设计

智能机器人能够在未知的环境中,根据采集的环境信息或者目标发出的导航信息,确定目标的方向并计算到目标的最优路径。进行全局的路径规划则是实现自主导航的关键技术。在本系统中使用多超声波信息融合技术,探测车载系统周围的环境信息,使用嵌入式处理器ARM7作为系统核心,对采集的信息进行处理,实现避障功能;利用ZigBee无线控制模块,实现PC机对车载系统的导航控制。在全局的路径规划过程中,以蚁群算法为核心,并根据人工势场算法的思想对其进行改进,避免造成局部最优解。测试结果中,证明了系统设计的可行性和合理性。     

基于超声波传感器的机器人环境探测系统

介绍了基于超声波传感器阵列的环境探测原理和方法,阐述了探测系统的软件和硬件设计,提出了环境模型的建立步骤。实验证明:该探测系统性能较好,能基本满足移动机器人的需要。     

室内移动机器人超声传感器导航网络分布研究

对于室内广域移动机器人,超声波传感器网络是能够保证给定导航准确度的一种有效方法。合理的超声波传感器网络分布是实现超声波网络导航的重要条件。论述了超声波网络合理分布的原则,据此提出并分析了获得合理超声波传感器网络分布的四个步骤,仿真试验结果验证了它的有效性。     

超声传感器补偿算法在机器人避障中的应用

分析了井下钻孔机器人避障中超声波传感器的局限性,并提出解决的方案。着重指出对超声波进行温度、湿度补偿,尝试用Elman反馈神经网络逼近函数。Elman网络隐含层采用"Tansig"激活函数,输出层用"Pureline"激活函数,保证了只要有足够多的隐含层神经元个数,网络就可以任意精度逼近任意函数。经实验验证:对超声测距进行温度、湿度补偿后,其测量精度提高了2个数量级。大大改善系统中避障模块的工作效率,提高了钻孔机器人躲避障碍物的能力。     

一种液下机器人超声波定位系统

在工况恶劣的水煤浆中,使用超声波网络实现机器人定位是一种行之有效的方法.根据液下机器人对定位精度及可靠性的要求,设计了上位机为工控机、下位机为单片机的主从式串口通信定位计算系统.单片机主要负责超声波测距,工控机主要负责定位计算.定位计算采用三点定位原理.经过模拟实验证明:本系统定位精度能够满足要求,可靠性较高.     

超声电机定子的动力学特性仿真

将行波超声电机的两相振动简化为两自由度系统,建立了基于模态假定的动力学方程,基于机电类比建立定子系统的传递函数技导纳表达式,通过有限元计算及实验测量确定模型参数,在此基础上建立了定子动力学模型的仿真模型结果表明该模型可用于进行定子的参数化设计及性能的预测。     

基于小波包变换的超声电机堵转检测

超声电机堵转时对其本身危害很大,对其进行实时检测至关重要。利用小波包变换模极大值原理对电机堵转时的奇异信号进行定位和确定持续时间,通过小波包分解与重构,更好地提取电机堵转时的特征信息。为超声电机的缜密监测、有效控制提供依据,以便采取相应的措施遏制超声电机堵转的发生。     

Development of 3-DOF wrist mechanism for electro-hydrostatically driven robot arm

Electro-hydrostatic actuator (EHA) has backdrivability and is suitable for a robot system that cooperates with human. However, its design methodology to miniaturize and to generate high pressure has not been established. We develop a robotic arm, all joints of which are actuated by EHAs. This paper reports the development of the vane motor type EHA and a wrist mechanism using the EHA. We employ a single vane motor for a wide motion range. In order to suppress internal leakage, we carefully set the clearance of the EHA and made the rigid casing by using ceramics disks. It is confirmed that the internal leakage of the new EHA is significantly reduced compared to that of the previous model. The wrist mechanism has three degrees of freedom, consisting of three vane motors in series. The flow path between a hydraulic pump and a vane motor is designed using metal pipings, swivel joints and manifolds are presented for a compact wrist mechanism. We validated the fundamental performance of the developed wrist mechanism through experiments.     

The ASURA I harvestman-like hexapod walking robot: compact body and long leg design

This paper reports the design of a new hexapod walking robot, ASURA I, inspired by the physical features of a harvestman’s behavior. ASURA I has a special mobile form with one compact body and much longer legs than conventional hexapod walking robots. This form enhances the walking performance of the robot on rocky or uneven terrain. Here, we present the design and analysis of the leg mechanism, body structure design, gait planning, and prototype development. The long legs (relative to the body) are managed by special parallel link mechanisms, which powerfully and effectively drive the leg joints. The leg mechanism is analyzed by its kinematics, singularity, and static characteristics. The leg length and weight of ASURA I is 1.3 m and 27 kg, respectively. The alternating tripod and wave gaits of ASURA I are successfully demonstrated in a series of walking experiments.