BP神经网络在拟人机器人步态稳定性中的应用

步态稳定是拟人机器人行走研究中的重要课题。介绍了零力矩点与稳定行走的关系，并假设机器人脚底装有力传感器。采用BP神经网络建立拟人机器人步态稳定的模型，仿真结果表明该方法简单易行，能够提高机器人步态稳定的实时性。     

类人机器人耦合步态规划与实验研究

随着科技发展,类人机器人的研究不断激起人们的研究兴趣并取得了巨大进展,但仍存在大量技术难题有待进一步研究。其中,类人机器人的步态规划是类人机器人研究中需解决的重要问题之一。为解决目前步态规划普遍存在的前进和侧移步态耦合的问题,提出了一种耦合步态规划方法。该方法基于传统的ZMP步态规划方法,首先建立运动学模型,然后规划踝关节和髋关节轨迹,逆运动学求得步态数据,最后通过ZMP位置判断步态稳定性,并将得到的稳定步态用于类人机器人样机GRM2010。     

基于过程ZMP的双足步行机器椅步态规划

解决了多关节双足步行机器椅行走步态过程稳定性评价与其开环多连杆执行机构的多变量泛函问题.从构造多关节双足步行机器椅行走姿态和过程ZMP(Zero Moment Point,零力矩点)评价考虑,提出了基于优化方法的多关节双足步行机器椅行走步态的离散化模型和方法,实现了基于过程稳定性评价的双足步行机器椅的开环多连杆执行机构行走步态的合理规划.文中提出的离散化模型对求解开环连杆机构的多变量泛函规划问题具有重要的参考价值.     

BP神经网络在拟人机器人步态稳定性中的应用

步态稳定是拟人机器人行走研究中的重要课题。介绍了零力矩点与稳定行走的关系,并假设机器人脚底装有力传感器。采用BP神经网络建立拟人机器人步态稳定的模型,仿真结果表明该方法简单易行,能够提高机器人步态稳定的实时性。     

基于ZMP点的两足机器人步态优化

采用身高、速度和步长等六个参数描述两足机器人动态步行 ,并进行了定量分析 ;然后利用面向对象思想完成牛顿 -欧拉算法的计算机实现 ,进而求出机器人动态行走时的 ZMP点 ;最后 ,以 ZMP点为目标函数用遗传算法对步态进行了优化 ,其结果证明算法的有效性。     

载人两足步行机器人步态规划

载人两足步行机器人是一种为残疾人设计,用来替代轮椅和假肢的新型步行机器人。由于其关节自由度较多,可以通过自身的调节来保持纵向及横向的平衡,从而保证动态步行的平稳,但也因此使得零力矩点(ZMP)的计算上出现耦合现象,为ZMP轨迹的精确规划带来困难。从重心的轨迹入手,通过约束重心z向坐标实现载人两足步行机器人纵向与横向的分离,进而以重心的轨迹为基础,确定了机器人行走姿态,并通过简化模型计算支撑脚关节扭矩来评估步态规划的正确性与合理性。     

基于遗传算法优化的仿人足球机器人步态规划研究

针对机器人足球比赛的特点及实现仿人足球机器人稳定快速步行的要求,提出了一种基于遗传算法优化的步态规划方法。首先,分析了仿人足球机器人一个完整步行周期的运动过程,根据步行中髋关节运动连续和踝关节运动间断的特点,分别采用三次样条插值与高次多项式插值进行了轨迹插值;其次,以零力矩点（ZMP）稳定裕度为参数构造了目标函数;最后,利用遗传算法（GA）对规划的步态进行了优化,从而得到了ZMP稳定裕度相对较大的稳定步态。仿真结果表明,该方法规划的步态能实现仿人足球机器人更稳定地步行。     

双足溜冰机器人步态规划的研究

将ZMP稳定性理论应用到两足溜冰机器人的姿态稳定性分析中,得到了机器人溜冰运动的姿态稳定性判据.从仿生学的角度出发,提出了溜冰机器人的单腿蹬地溜冰步态,以稳定性分析为基础,对溜冰机器人的溜冰步态规划进行了研究,实验结果验证了步态规划方法的正确性.     

多关节双足步行机器椅行走步态规划

根据多关节双足步行机器椅的结构特点,采用D-H法建立系统运动学模型。从构造多关节双足步行机器椅行走姿态和过程零力矩点(Zero moment point,ZMP)评价考虑,提出基于优化方法的多关节双足步行机器椅行走步态的离散化模型和方法,实现过程优化向有限变量优化的转变。基于过程稳定性评价的优化计算,结合动态步行仿真,完成双足步行机器椅的开环多连杆执行机构行走步态的合理规划。解决多关节双足步行机器椅行走步态过程稳定性评价与其开环多连杆执行机构的多变量泛函问题。提出的离散化模型对求解开环连杆机构的时空多变量泛函规划问题具有重要参考价值。     

基于变长倒立摆模型的双足机器人爬楼梯步态规划

能在复杂环境中持续稳定地行走是双足机器人的一个重要性能,比如平地、楼梯.针对双足机器人爬楼梯的步态规划问题,提出了一种运用变长倒立摆模型来实现双足机器人爬楼梯步态规划的方法,并运用虚拟样机进行动态步行仿真.仿真结果表明,运用该步态规划方法可以得到可行的机器人爬楼梯轨迹.     

Dynamically adapt to uneven terrain walking control for humanoid robot

Dynamically adapt to uneven ground locomotion is a crucial ability for humanoid robots utilized in human environments.However,because of the effect of current pattern generation method,adapting to unkn...     

仿人机器人实时稳定的步态产生

仿人机器人和双足机器人相比有头、躯干和两臂,因此步行模式的产生更加复杂.讨论了一种实时产生稳定的腿部、手臂和躯干运动的方法.在径向平面的腿部运动必需满足ZMP点的X轴位置有最大的稳定裕度,与此类似,横向平面的腿运动必需满足ZMP点的Y轴位置有最大的稳定裕度.手臂和躯干的运动是由Z轴力矩平衡产生的.我们的方法已经通过仿真结果得到了验证.     

小型双足机器人拟人步态建模与行走仿真研究

步态仿真是双足机器人设计技术的重要环节之一.针对现有步态仿真存在二维仿真不够直观、三维联合仿真会带来链接失败和数据转换丢失等问题,从简化仿真流程和增强仿真视觉效果出发,提出了仅运用三维软件UGNX完成一种小型双足机器人步态的三维仿真.参照该物理样机构型,首先建立了双足行走机构的运动学模型.通过对拟人步态的合理规划,将直行动作分解为10个子动作,以实现序列动作的连续仿真.由于机器人行走时无固定支撑点,通过对脚底板与虚拟环境间添加接触约束和摩擦力,建立了UGNX环境下虚拟样机,最终完成拟人步态的运动学仿真.仿真结果与现场实验对比表明,采用三维软件UGNX进行双足机器人步态建模与行走仿真研究具有较强的可行性.     

一种仿人机器人头部的机械结构设计与动态仿真

仿人头部的机械结构设计一直以来都是仿人机器人设计的重点和难点.由于头部空间狭小,运动机构较多,需要在有限的空间里完成相对复杂的结构设计且各运动之间不允许干涉.针对这些问题,主要介绍了一种基于Pro/E的仿人机器人头部结构设计,按照真人尺寸完成了机器人头部的虚拟装配和静态情况下的干涉检验,对机构的运动形式进行了动态仿真分...     

Posture optimization for a humanoid robot using a simple genetic algorithm

This study proposes a method of real-time posture optimization of humanoid robots using a genetic algorithm and neural network. Here, the motion of a humanoid robot pushing an object is considered. When the robot starts pushing the object, the palms of its hands and the soles of its feet are assumed to be fixed on the object and on the ground, respectively, and they sense the reaction force from those surfaces. The reaction force results in changes of torques in the joints. This study determines an optimized posture using a genetic algorithm such that either the torques are evenly distributed over all joints or the torque of the weakest joint is rapidly reduced. Several different optimized postures are then generated by varying the reaction forces at the palms and the soles. The data is used as training patterns for a multilayer perceptron neural network with a back-propagation learning algorithm. Using the trained neural network, the humanoid robot can find the optimal posture for different reaction forces in real time. Several simulations were conducted to confirm the effectiveness of the proposed method. The simulation results showed that the proposed method can be used for real-time posture optimization of humanoid robots.     

类人机器人腕用六维加速度传感器的理论研究

类人机器人灵巧手抓取过程中的惯性力会影响到抓取的鲁棒性,为了消除惯性力的影响,需要检测出加在手上的空间加速度反馈给控制系统,以确保抓取的平稳性和快速性.采用并联机构作为弹性元件研究了一种六维加速度传感器,建立了静态数学模型,推导了加速度和灵敏度雅可比矩阵,并对传感器的静态特性进行了研究.根据定义的静态性能指标采用空间模型理论的图谱寻优法,优化设计了传感器的理论模型参数.为了验证设计参数的可靠性,给出了1种类人机器人腕用六维加速度传感器的算例,仿真实验获得的各弹性连接杆上应变的实验值与理论值的最大误差为1.617％.最后标定实验结果证明研究的理论和方法是有效和可靠的.     

仿人竖笛演奏机器人手设计

针对竖笛演奏需要,开发出两只具有相同结构的单关节3指机器人手,采用硬质铝合金作为手指材料,利用齿形带实现手指间接驱动,采用直流伺服电机(舵机)实现手指的节律运动.针对高、中、低音及长短音需要设计了一套气流控制系统,通过气压调节实现3种对应状态,通过调节每个分支管上节流阀的开度来得到所需要的气流,产生跟实际相符的音准,HK-Ⅱ机器人手的实际运行结果完全满足需要.     

面向足球机器人比赛的开放式仿真系统

为了克服传统的RoboCup小型组足球机器人仿真系统只能针对特定球队进行仿真的不足,提出了一种面向RoboCup小型组足球机器人比赛的开放式仿真系统,用于在不同球队间进行仿真对抗比赛。采用“平台／插件”软件体系结构构建了系统的软件模型。在详细分析各个软件模块的基础上,使用ODE库等工具实现了这一开放式的仿真系统。最后,提出了开放式仿真系统“插件”的编写方法和不同球队间进行仿真比赛的一般步骤。研究结果表明,开放式仿真系统可以实现不同球队间的仿真比赛。     

仿人按摩机器人手臂结构设计及改进

仿人按摩机器人手臂是以传统中医按摩理论为基础,结合机器人定位精度高,按摩力量精确可控,动作可准确重复,不会产生疲劳等特点,构建了中医按摩机器人平台。机器人手臂是仿人按摩机器人的关键,在深入研究按摩机器人手臂的工作机理基础上,充分考虑手臂的材料、结构和刚度以及手臂反应的灵活性、稳定性、安全性、拟人化等要求,对大臂、肩关节、肘关节、小臂、手腕等关键环节进行了设计及改进。经过性能对比分析,设计的仿人按摩机器人手臂达到设计要求。