六足仿生机器人步态研究和运动控制器设计

分析了六足仿生机器人典型行走步态和不同步态下的机器人落足点位置矢量表达式;运用AT89S52内部两个定时器,采用多舵机分时控制方法,设计的运动控制器可驱动机器人足部12个舵机的协调运动,实现了六足仿生机器人按步态规划运动,并通过测试,验证了设计方案的正确性和可靠性。     

人体步态数据测量系统的设计与实现

下肢外骨骼机器人和下肢康复机器人是当前的研究热点,人体运动的步态数据对其完成步态识别与控制有重要意义.为了获取人体行走过程中的步态信息,本文设计并实现了一套测量足底压力与关节角度数据的数据采集系统.该系统包含微处理器、足底压力传感器、角度传感器、信号调理模块以及数据存储模块,能实现步态数据的自动解算、采集和存储.利用该系统成功采集了不同实验对象在不同速率下足底压力数据和关节的角度数据,结果显示出一定的步态特性,为进一步的步态分析与识别提供参考.     

基于51单片机的多自由度步态机器人控制系统设计

步态机器人是模仿人行走状态的机器人,是机器人领域的研究热点。为降低步态机器人的控制成本,本文通过选择增强型的51单片机作为控制核心,控制6个可调角度180°的舵机实现步态机器人关节的连接动作,完成了基于51单片机的多自由度步态机器人控制系统的设计。该控制系统具有成本低、易实现等优势,具有一定的应用价值。     

基于二次规划的四足机器人机身轨迹优化研究

为使四足机器人在无地形感知运动过程中能表现出较稳定的运动性能,结合对角步态运动特点,提出了一种对角步态下零力矩点的约束方法。采用二次规划的优化方法分别在线优化出行走、对角步态下机器人稳定运动的机身轨迹。将优化出的两种步态下机身轨迹采用相同的映射关系映射到全身状态,结合规划控制框架,通过仿真验证两种步态下机器人的运动状态及轨迹跟随情况。仿真结果表明,机器人以行走步态运动时位置、速度跟踪效果及机身姿态稳定性相比对角步态较好,且两种步态下机器人都能跟随规划轨迹保持稳定运动。     

全肘式四足仿生机器人爬台阶步态研究

针对四足仿生机器人爬台阶步态规划问题,构建一种全肘式仿哺乳类四足机器人步行机构与通信架构。首先,选择投影法将全肘式仿哺乳类四足机器人爬台阶过程的位姿向水平面转化。其次,分析机器人运动过程中重心的变化;利用水平面爬行步态静态稳定原理,对比研究全肘式仿哺乳类四足机器人多种步态的稳定裕度以及协调性,从而选择出最佳的爬台阶步态。最后,进行反复多次的对比实验,实验结果表明,所设计全肘式仿哺乳类四足机器人爬台阶步态具有良好的稳定性。     

AD693在四足机器人力信号调理中的应用

为了实时检测JQRI00型四足机器人行走过程中腿部受力状况,利用半导体应变片感知机器人腿部液压缸的受力,设计了以AD693为核心的调理电路,对电路的设计要点进行了详细的分析介绍。并通过在四足机器人原理样机上试验,对该调理电路的输出信号进行了数据采集实验验证,得到了四足机器人腿部受力与输出电流之间的关系。试验结果表明,根据该调理电路输出电流的大小,能够准确的判断四足机器人腿部运动状况,为机器人在不可预知的路面行走提供了参考依据,从而提高了机器人在有沟壑、障碍物等复杂地形行走的能力。     

单腿失效六足机器人蒙特卡洛树容错步态规划

为解决稀疏立足地形中单腿失效六足机器人无法继续稳定行走的问题，提出一种失稳躲避蒙特卡洛树搜索算法(IAMCTS)用于容错步态规划。将容错步态规划问题转化为马尔科夫序列优化过程；根据稳定性判据制定了失稳状态躲避策略，并将其引入蒙特卡洛树搜索算法模拟阶段动作选择策略中，避免选择失稳支撑动作以生成容错步态序列。仿真系统环境中进行模拟对比分析表明，所提规划算法具有一定可行性和优势性；在IAMCTS规划的自由容错步态模式下，单腿失效六足机器人在稀疏立足地形中的平均前进距离增长了88.45 cm,平均前进速度提高了18.91%。     

非等径、变截面管道清洗机器人控制系统研究

在对中央空调通风管道的结构特点进行调研分析基础上,专门开发了一种用于清洗此类管道的机器人。主要介绍了这种非等径、变截面管道清洗机器人的控制策略以及控制系统的硬件和软件结构设计。该机器人实现了变截面管道过渡行走、管内越障、自适应管径、圆弧转弯、清洗和视频检测等功能。实验结果表明,该系统具有较强的适应能力,工作稳定可靠。     

两足辅助行走机器人步态控制

智能两足辅助行走机器人,可以辅助残疾人在复杂环境中进行仿人行走.介绍了该机器人的机构和控制系统硬件,在机器人系统的步态特性基础上建立了人机一体的运动模型.运用零力矩点（ZMP）理论规划了机器人的行走步态,提出了局部步态调整与人体主动补偿运动相结合的实时步态稳定性控制策略.通过仿真实验对该控制策略进行了验证和分析.     

基于Kinetis K60的探测预警机器人的设计

针对矿井、洞穴等特殊场景的探测问题,设计了一款能够在复杂环境下进行探测并能够及时预警的机器人.该机器人以Kinetis60为核心处理器,使用多种传感器作为数据采集终端,采集周围环境信息,并根据相应阈值设置做出预警提示,采用ZigBee无线传感器技术进行数据传输和记录,同时采用三角步态算法,以保证探测过程中机器人的稳定,使得探索过程更加智能高效.实验结果表明,该设计能够完成周围环境信息采集,并针对危险情况做出预警提示,从而为地下工作人员提供一定的参考和保障,具有一定的工程意义及现实作用.     

《制作六足机器人》教学设计

“六足机器人”是我在“中文乐高”论坛中看到的一个简单机器人,其机械结构简单巧妙,程序的编写比较适合初学者,尤其是其走动的样子憨态可掬,更接近于学生心目中的“机器人”走路的形态,能充分调动学生的学习兴趣。因此,我选用了“六足机器人”作为本课的学习载体,将六足机器人的腿部运动作为主要教学内容,由两位学生合作完成六足机器人腿部的搭建,再合并到机器人的主体。编程部分只使用了一个“移动模块”,简单地完成一个控制机器人行走的小程序,让学生在体验中整体感知机器人制作的全过程。在搭建机器人的过程中,学生还将认识机械结构及其作用,并利用已有的知识经验分析问题、解决问题,提高实践操作能力。     

机器人足部柔性传感装置研究

为了满足足式机器人动态性能与环境适应性的要求,将测力元件与弹性元件相结合,提出了一种可用于机器人足部的柔性传感装置。通过对其力学模型的分析,给出了三维力／力矩计算与底面倾角估算方法。同时针对装置要求,完成了基于ARM的检测系统的软硬件设计与实现方案,并对装置关键参数进行了标定。针对传感器的实验表明,在X、Y倾角小于20°的情况下,装置综合误差小于3％,可满足足部测量的需要。该装置体积小,精度高,反馈信息丰富,可为足式机器人的步态优化提供重要数据。     

基于DSP的四足机器人电控系统设计

针对以狗为仿生对象的四足机器人,设计了分层分布式结构的控制系统,分别以dsPIC30F6014A和dsPIC30F4012为控制核心对电控系统的主控制器和关节控制器进行了软硬件设计。实验表明,该电控系统设计合理,能有效控制四足机器人的各种步态行为,基本满足设计要求。     

基于单片机的智能机器人控制系统设计

本文设计了单片机的智能机器人运动控制系统,该系统以AT89C52型单片机为核心,通过光敏传感器进行光源检测,红外传感器障碍物检测,采用PWM方波的差动方式输出控制机器人的左右行走电机,实现机器人的自动避障、自动搜索光源等功能,并留有足够多的I/O接口供开发使用     

基于多传感器的输电线巡检机器人越障伺服控制

巡检机器人沿线行走时必须探测各种障碍,并根据障碍类型规划越障行为。针对220KV架空输电线路的结构特点,设计了基于多传感器伺服控制方案,包括光电传感器模块、接近传感器模块和水平传感器模块。论文阐述了系统的结构和工作原理,通过合理布局的传感器测头及检测传感器的输出,经过特定的逻辑算法,即可完成高压巡检机器人驱动轮与导线“对中”实现空间定位,完成巡线机器人自主越障。运行实验表明：传感器工作可靠,导航方法简单可行,识别精度高,满足实际运行要求。     

小型仿人双足机器人步态规划与仿真分析

针对双足机器人动力学系统复杂、运动学分析较为困难的问题,结合人类行走特点,文章建立了双足机器人下肢结构运动模型。为了使机器人行走更自然,增强机器人行走的稳定性,对双足机器人进行了步态规划,并且利用三次样条插值方法通过MATLAB仿真得到机器人各关节的平滑运动轨迹[1-2],验证了步态规划的可行性。     

螺旋传动蠕动式内窥镜机器人的设计和实验

针对现有胃肠道检测方法的被动运动方式的缺点,设计出了基于蠕动方式的胃肠道内窥镜机器人。该机器人由两个径向钳位机构和一个轴向伸缩机构组成,钳位机构和伸缩机构都是基于螺旋传动原理并由直流电机驱动。机器人通过步态的配合完成前进、后退和驻留。加工装配后的机器人在收缩状态时尺寸大小为Φ13mm×75mm,径向最大伸长5mm,轴向步距29.2m,理论运动速度2.92mm/s。基于双螺旋传动的机器人可以实现在肠道内主动运动。     

一种连杆蠕行管道机器人的设计与实现

设计与实现了一种连杆蠕行管道机器人。该机器人不仅能够在各种材质的管道中实现前进、停留、后退等动作,还具有在垂直管道中向上向下行走等功能。该文主要介绍了蠕行管道机器人硬件设计和控制方法。     

基于蛇类生物的仿生变体机器人研究

基于仿生机械学的原理,提出了仿生变体机器人的物理结构,讨论了仿生变体机器人的运动机理,分析了仿生变体机器人线形运动的基本步态,并根据以上原理研制出了实验样机。对该机器人系统进行了实验,实验结果证明这种运动步态的可行性,最后指出了这种基本运动步态的局限性和改进的方向。     

基于GA神经网络的两足机器人控制研究

两足步行系统是一种多变量、非线性、强耦合及时变的复杂系统,很难用精确的数学模型来描述步行机器人的动力学系统.采用基于遗传算法的神经网络系统实现对两足步行机器人的稳定性控制.将两足步行机器人零力矩点轨迹作为判断其稳定性的依据,利用遗传算法学习神经网络的权值,使神经网络以较高的精度逼近两足步行机器人的非线性动力学系统,从而控制两足步行机器人稳定行走.最后通过单片机控制两足步行机器人各关节电机的旋转,使它们默契配合,从而形成一个有机整体,共同驱动两足步行机器人按某种固定步态稳定行走,实现了两足步行机器人控制系统的软硬件设计.