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相似文献
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1.
为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,本文在离散化机器人足端轨迹的基础上,融合中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)模型与反射模型的核心思想,建立了离散化步态模型,结合稳定性分析,构建了机器人稳定的位置状态空间,将复杂的步态规划问题转化为稳定的位置状态空间中位置状态间的排序问题,在此基础上,提出了一种新的自由步态生成算法,并基于平均稳定裕量对该算法进行了优化.样机步态实验结果表明,自由步态生成算法与自由步态优化算法均可生成在一定程度上符合生物运动特点的稳定步态,实现机器人运动过程中速度的动态调整,跨越宽度为步距的障碍,且基于平均稳定裕量的自由步态优化算法生成步态的稳定性要远大于自由步态生成算法.  相似文献   

2.
《机器人》2015,(5)
为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,本文在离散化机器人足端轨迹的基础上,融合中枢模式发生器(CPG)模型与反射模型,建立了离散化步态模型,基于稳定性分析,构建了机器人稳定的位置状态空间,将复杂的步态规划问题等效转化为稳定的位置状态空间中位置状态间的排序问题,在此基础上,提出了一种自由步态生成算法;并基于处理顺序决策问题的马尔可夫决策过程,以平均稳定裕量为优化指标,针对特定地形研究自由步态的优化算法.样机步态实验结果表明,自由步态生成算法与优化算法均可生成在一定程度上符合生物运动特点的稳定步态,且自由步态优化算法可针对特定地形快速规划出基于平均稳定裕量的最优步态.  相似文献   

3.
提出了一种基于反馈控制和贪婪决策的四足机器人爬行步态规划算法。该算法利用机载惯性传感器IMU(Inertial Measurement Unit)来实时计算零力矩点和姿态角,以稳态裕度为指标在支撑平面内实时规划期望零力矩点(Zero Moment Point,ZMP)轨迹,结合非线性反馈控制器实现对机体ZMP点的连续平滑调节,保证机器人在按给定速度矢量进行连续爬行的同时具有抵抗一定外力扰动的能力。步态规划采用动态步态周期,基于机器人结构约束和贪婪决策实现跨腿的自动触发,提高了步态自适应性。最终通过样机行走实验验证了所提算法应用于微型四足机器人中的可行性,机器人实现了在平坦地面上稳定地全向行走和旋转,所提算法同时兼顾了自适应性和稳定裕度。  相似文献   

4.
双足爬壁机器人壁面凹过渡步态规划研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对腿足式爬壁机器人在壁面过渡时的步态规划问题,以一种真空吸附式双足爬壁机器人为研究对象,在步态分析的基础上,基于有限状态机建立了机器人的步态模型,进而提出了基于加权插值和BP神经网络的双足爬壁机器人壁面凹过渡在线步态规划算法,为提高机器人壁面过渡的自主控制能力奠定了基础.仿真分析和实验结果表明,该步态规划算法对于实际的机器人系统是有效的和可行的。  相似文献   

5.
代良全  张昊  戴振东 《机器人》2008,30(2):1-186
基于对壁虎爬行运动的研究,提出一种四足仿壁虎爬壁机器人.对其机械结构、运动学、足端工作空间和越障能力进行了分析,规划了两种爬行步态,并针对实验中出现的过驱动问题进行了分析,设计了一种多关节协调控制算法.实验结果表明,使用该控制算法的机器人运动是协调稳定的,验证了分析结果的正确性和控制算法的有效性.  相似文献   

6.
全方位六足步行机器人运动规划的相对运动算法   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文提出了步行机器人运动控制算法。该方法以相对运动学原理为基础,把机体的运动规划问题转化为腿的足端轨迹规划问题,从而使步行机器人运动控制问题得到大大简化.并应用该方法对全方位三角步态算法及稳定性进行分析求解.  相似文献   

7.
针对现有技术文献中广泛使用的多种静态稳定步态中速度稳定性与稳定裕度不可兼得的通病,在随动质心的静态步态基础上,利用参数化坐标变换矩阵方法规划出一种四足机器人前进过程中质心以曲线轨迹移动的静态步态方法,使该步态方法以连续性速度运动的过程中保证一定稳定裕度;通过D-H法求得四足机器人的逆运动学坐标变换矩阵,分别在三维空间中对四足机器人的四组足端轨迹方程进行规划,并带入MATLAB软件后以逆运动学方程计算出关节夹角驱动方程,利用步态规划图求出机器人四条腿各自对应的夹角驱动方程以及机体质心轨迹方程;最后在MSC.ADAMS软件中建立四足机器人虚拟样机并对规划的步态进行虚拟仿真,仿真结果验证了该步态对提升四足机器人对于速度连续性以及稳定裕度的提升。  相似文献   

8.
本文主要研究基于四足机器人在运动时的步态控制方案,研究对象主要是由舵机或步进电机为驱动的四足机器人。针对于四足机器人的四肢运动方式、速度、承重、效率等方面进行研究,针对于小型或微型的四足机器人进行运动时的步态控制方案,并对四足机器人进行腿部模型构建,进行逆运动学分析,根据公式判断机器人相应腿部关节运动方案。该研究将应用于家庭服务或工厂运输的四足机器人运动解决方案上,为不同结构、不同驱动以及不同类型的四足机器人提供更加高效和灵活的步态控制方案。  相似文献   

9.
具备学习能力是高等动物智能的典型表现特征, 为探明四足动物运动技能学习机理, 本文对四足机器人步 态学习任务进行研究, 复现了四足动物的节律步态学习过程. 近年来, 近端策略优化(PPO)算法作为深度强化学习 的典型代表, 普遍被用于四足机器人步态学习任务, 实验效果较好且仅需较少的超参数. 然而, 在多维输入输出场 景下, 其容易收敛到局部最优点, 表现为四足机器人学习到步态节律信号杂乱且重心震荡严重. 为解决上述问题, 在元学习启发下, 基于元学习具有刻画学习过程高维抽象表征优势, 本文提出了一种融合元学习和PPO思想的元近 端策略优化(MPPO)算法, 该算法可以让四足机器人进化学习到更优步态. 在PyBullet仿真平台上的仿真实验结果表 明, 本文提出的算法可以使四足机器人学会行走运动技能, 且与柔性行动者评价器(SAC)和PPO算法的对比实验显 示, 本文提出的MPPO算法具有步态节律信号更规律、行走速度更快等优势.  相似文献   

10.
为实现一种液压驱动的四足机器人稳定行走,根据机器人稳定裕量原则,针对JQRI00四足机器人进行了步态规划。根据前期对四足机器人的结构设计,建立了JQRI00四足机器人的虚拟样机;针对其结构特点,分别设计了四足机器人在进行直线行走和转弯时的步态规划,应用ADAMS对虚拟样机进行了直线步态仿真。仿真结果准确、合理,表明所研究的步态规划正确、可行,能够实现四足机器人稳定行走,为机器人后期进行驱动控制奠定了基础。  相似文献   

11.
针对四足机器人侧向推搡下的平衡恢复问题,提出了一种复合抗扰反应式鲁棒控制策略.该策略由摆动相的自适应侧摆规划策略和支撑相的关节抗扰控制构成.摆动相自适应侧摆规划策略通过四足机器人足端落地点的力平衡条件进行主动式步态规划以保证机器人在侧向推搡下的姿态稳定,并基于关节输出力矩给出了侧摆的启动条件.支撑相关节抗扰控制通过带扰动项的四足机器人完整动力学模型设计了基于干扰观测器的鲁棒滑模控制器,实现对侧向推搡扰动的补偿.最后,通过Matlab与ADAMS联合仿真验证了提出的控制策略的有效性.  相似文献   

12.
《Advanced Robotics》2013,27(9):863-878
Fault tolerance is an important aspect in the development of control systems for multi-legged robots since a failure in a leg may lead to a severe loss of static stability of a gait. In this paper, an algorithm for tolerating a locked joint failure is described in gait planning for a quadruped robot with crab walking. A locked joint failure is one for which a joint cannot move and is locked in place. If a failed joint is locked, the workspace of the resulting leg is constrained, but legged robots have fault tolerance capability to continue walking maintaining static stability. A strategy for fault-tolerant gaits is described and, especially, a periodic gait is presented for crab walking of a quadruped. The leg sequence and the formula of the stride length are analytically driven based on gait study and robot kinematics. The adjustment procedure from a normal gait to the proposed fault-tolerant crab gait is shown to demonstrate the applicability of the proposed scheme.  相似文献   

13.
Generating a robust gait is one of the most important factors to improve the adaptability of quadruped robots on rough terrains. This paper presents a new continuous free gait generation method for quadruped robots capable of walking on the rough terrain characterized by the uneven ground and forbidden areas. When walking with the proposed gait, the robot can effectively maintain its stability by using the Center of Gravity (COG) trajectory planning method. After analyzing the point cloud of rough terrain, the forbidden areas of the terrain can be obtained. Based on this analysis, an optimal foothold search strategy is presented to help quadruped robot to determine the optimum foothold for the swing foot automatically. In addition, the foot sequence determining method is proposed to improve the performance of robot. With the free gait proposed in this paper, quadruped robot can walk through the rough terrains automatically and successfully. The correctness and effectiveness of the proposed method is verified via simulations.  相似文献   

14.
《Advanced Robotics》2013,27(5):415-417
The ability to develop a gait with one or more legs missing is an important issue for multi-legged robots used in demining applications. Accordingly, this paper presents a three-legged gait under the assumption that one leg of a quadruped walking robot is missing. After outlining a posture classification scheme for three-legged walking, the kick-and-swing gait is proposed as a basic and reasonable gait for three-legged walking and analyzed using a simple dynamic model. Minimum energy gait planning and an active shock-absorbing method are also investigated. The validity of the proposed gait is shown based on experiments using the quadruped walking robot TITAN VIII.  相似文献   

15.
Reduction of the energy consumption is one of the most important problems to utilize quadruped walking robots for various works on rugged terrain. The authors have studied basic strategy to achieve high energy efficiency when the quadruped walking robot do the motion essentially requires positive power by the analysis of body rising motion. This paper discusses the energy efficiency of the slope walking motion by the quadruped walking robot. First, we investigate the walking posture in consideration of ideal actuator characteristics where the robot consumes few negative powers at each joint which causes the main energy loss of the walking robot. Then, we investigate optimal walking posture in consideration of DC motor characteristics by the full search of three gait parameters which define the crawl gait. Furthermore, we derive the optimal walking motion by the optimization of three gait parameters which are kept constant during one cycle gait and instantaneous parameters such as body velocity and supporting forces changed at each moment simultaneously.  相似文献   

16.
针对冗余液压驱动四足机器人运动学逆解问题,提出一种基于扩展雅可比矩阵的冗余液压驱动四足机器人运动控制方法.该方法既能解决冗余自由度带来的逆解多解问题,还能使机器人足端入地角度满足摩擦锥要求避免足端滑动.首先,规划机器人足端轨迹得到机器人足端速度,在分析机器人足端入地角度对机器人运动性能影响的基础上,结合机器人腿部结构几...  相似文献   

17.
王琪  张秀丽  江磊  黄森威  姚燕安 《机器人》2022,44(3):257-266
为了探索脊柱运动对腿运动的增强机理,设计了具有2自由度铰接式躯干的仿猎豹四足奔跑机器人。对带腾空相的跳跃(bound)步态奔跑运动的力学过程进行描述,采用阻尼型弹性负载倒立摆(D-SLIP)模型建立了四足机器人动力学模型。依据猎豹的奔跑运动模式,对四足机器人脊柱关节与腿关节的耦合运动进行了轨迹规划。提出一种改进的粒子群优化(PSO)算法,解决了机器人脊柱关节驱动机构尺寸和运动轨迹控制参数之间目标互斥的嵌套优化问题。对四足机器人跳跃奔跑运动进行动力学仿真,结果表明:脊柱与腿的协调运动可以增大奔跑步幅,使机器人产生腾空相,从而提高机器人的奔跑速度。  相似文献   

18.
It is important for walking robots such as quadruped robots to have an efficient gait. Since animals and insects are the basic models for most walking robots, their walking patterns are good examples. In this study, the walking energy consumption of a quadruped robot is analyzed and compared with natural animal gaits. Genetic algorithms have been applied to obtain the energy-optimal gait when the quadruped robot is walking with a set velocity. In this method, an individual in a population represents the walking pattern of the quadruped robot. The gait (individual) which consumes the least energy is considered to be the best gait (individual) in this study. The energy-optimal gait is analyzed at several walking velocities, since the amount of walking energy consumption changes if the walking velocity of the robot is changed. The results of this study can be used to decide what type of gait should be generated for a quadruped robot as its walking velocity changes. This work was presented, in part, at the Sixth International Symposium on Artificial Life and Robotics, Tokyo, Japan, January 15–17, 2001.  相似文献   

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