下肢康复训练机器人步态规划及运动学仿真

为满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了一种具有四自由度步态机构的下肢康复训练机器人,建立了步态机构正逆运动学解析模型;为使机器人能模拟不同步态为患者提供多种训练模式,根据步行运动特征,给出了以步长,步态周期及步态时相为参数的可调步态规划方法.通过基于Matlab＼Simulink＼SiMMechanics环境下的机构运动学仿真分析,验证了运动学模型的正确性以及步态规划的可行性,说明该四自由度步态训练机器人可以模拟正常人步行时的步态和脚踝运动姿态,满足患者步态训练需要.仿真结果还可用于步态机构的参数优化设计,并为后续人机控制系统研究提供必要数据和研究基础.     

双足机器人动态上下楼梯的规划与控制

针对双足机器人上、下楼梯时的稳定行走问题,结合机器人动态上、下楼梯的约束条件,规划双足机器人动态上、下楼梯的步态,并提出了相应的稳定性控制策略。其中,机器人侧向平面采用保持机器人质心动态平衡的规划方法,通过调整躯干侧向最大偏移量,实现机器人侧向平面的稳定;机器人前进方向和重力方向采用三次多项式拟合的步态规划方法,通过传感器反馈的躯干姿态角及相应的角速度信息,结合楼梯台阶信息,调整机器人前进方向和重力方向质心的位置,保证机器人运动的稳定性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于混合进化算法的仿人机器人步态规划

针对仿人机器人的结构特点,设计一种仿人机器人上楼梯的在线步态规划系统.使用7连杆模型对仿人机器人的上楼梯运动过程进行建模,根据神经网络在拟合非线性系统上的优越性,使用2个BP神经网络对仿人机器人上楼梯过程中的双腿支撑周期和单腿支撑周期分别进行离线训练.为了加速训练时间和避免陷入局部最小值,采用基于混合粒子群的神经网络控制方式对网络的权值进行优化.在加速训练过程的同时,生成稳定性最优的步态,通过嵌入式单目视觉采集现场环境信息作为神经网络的输入,实时控制输出步态所需的关节轨迹进行运动.实验结果表明通过Matlab仿真和实物机器人上所提方法有效.     

人和动物的步态与步行机器人

对人、四足动物、蛇、毛虫的行走方式和躯体形态以及它们在步态、体态方面的差别进行了综合论述,进而对不同行走方式的机器人的步态策略进行了论述。展望了动物步态和仿生步行机器人研究的发展前景。     

两足机器人的SimMechanics建模

建立机器人的电脑模型,对机器人的整体运动进行模拟仿真.针对机器人数学描述复杂、机器人运动学、动力学分析较为困难的问题,大部分两足机器人采用基于模型的控制方法.该方法需要对机器人自身及周围环境建模.在复杂模型下控制器计算的实时性难以保证,控制难度较大,从而限制了机器人的性能.使用Matlab中的SimMechanics 工具箱建立两足机器人的电脑模型,对机器人的整体运动进行模拟仿真.通过仿真验证了模型的合理性, 得到了机器人运动的模拟图.     

Stable walking of quadruped robot on unknown rough terrain

Quadruped robot is considered to be the most practical locomotion machine to negotiate uneven terrain, and shows superb stability during static walking. To improve the ability to go over rough terrain, this paper is focused on the stable walking and balance control of quadruped robots. 24 kinds of walking gaits are analyzed in order to derive the most stable and smoothest walking gait. Considering the inefficiency to model a terrain by its specified appearance, a uniform terrain model is established and by means of kinematic analysis, a method to adjust the body posture and center of gravity (COG) height is presented. Simulations demonstrate the effectiveness of the proposed method and the improvement of the adaptation of quadruped robots on rough terrain.     

一种辅助踝髋关节的柔性可穿戴步行辅助机器人的设计与分析

针对传统的外骨骼机器人存在的柔顺性差、穿戴舒适性差等问题,设计了一种可以为踝髋关节提供辅助的可穿戴机器人.该机器人由踝关节驱动系统、髋关节驱动系统、传递系统和绑带系统组成.通过对踝髋关节的受力分析表明,在穿戴者步态周期的0%～60%范围内该机器人可以为踝关节和髋关节提供约200 N和222 N的峰值力,进而可以为穿戴者的脚踝弯曲和髋关节伸展提供帮助.该研究成果可为外骨骼步行辅助机器人的设计提供理论依据.     

基于虚拟重力的双足机器人迭代学习控制

基于双足机器人在小斜坡上的无源动态行走步态,采用虚拟重力原理,得到各时刻虚拟重力对机器人关节施加的力矩,将其应用于水平面上机器人动态行走控制,结合迭代学习控制方法,实现水平面上动态行走的步态跟踪控制.仿真结果表明,相对普通PID控制方法,结合虚拟重力的迭代学习控制效果良好,具有较强的鲁棒性.     

Research on Biologically Inspired Hexapod Robot's Gait and Path Planning

Realistically there are many robot joints in the biologically inspired hexapod r obot, so they will generate many complexities in the calculations of the gait an d the path planning and the control variables. The software Solidworks and MSC.A DAMS are adopted to simulate and analyze the prototype model of the robot. By th e simulations used in our design, the applicability of the tripod gait is valida ted, and the scheme which uses cubic spline curve as the endpoint of foot's path is feasible. The principle...     

基于ADAMS和MATLAB的两足机器人的步态联合仿真

为提高两足机器人的设计效率,降低设计成本,验证步态规划的正确性,在研制两足机器人物理样机前,应对其进行虚拟样机仿真.首先在ADAMS环境中建立简化的两足机器人动力学模型,然后在Matlab/Simulink中建立控制系统,最后利用二者之间的接口实现基于ADAMS和MATLAB的两足机器人的步态联合仿真,在仿真过程中观察两足机器人的行走过程,验证设计方案的正确性,为其物理样机的研制提供依据.     

基于运动发散分量的四足机器人步态规划

为了使四足机器人在出现较大的轨迹跟踪误差时仍然可以稳定运动,提出基于运动发散分量（DCM）的在线步态规划方法. 将四足机器人抽象成三维线性倒立摆模型（LIPM）,根据离线规划的落脚点,应用DCM方法论递推出保持DCM有界的参考轨迹;在满足步幅约束、零力矩点（ZMP）约束的条件下,步态规划运用宽松初始状态模型预测控制在线优化出可快速收敛到参考轨迹上的落脚点以及期望状态轨迹;全身运动控制器通过构建二次规划优化出满足运动约束、动力学约束、摩擦力约束等条件下跟踪期望状态轨迹的力矩. 通过仿真验证以上算法,仿真结果表明：与经典模型预测控制相比,宽松初始状态模型预测控制可以承受较大的轨迹跟踪误差,四足机器人可以在出现较大的轨迹跟踪误差时以troting步态稳定运动并尽快收敛到离线规划的轨迹上.     

机器人系统的图形仿真工具

本文介绍一个机器人系统图形仿真工具ＦＯＲＣＡＤＳ的实现技术。它以三维实体造型和图形学算法，再现机器人等自主设备的实时运动过程，验证设备的规划算法、控制方法和运动学物性，检查运动过程中的碰撞、干涉现象。由于我们在仿真对象建模、三维图形实时显示、界面设计等关键技术方面作了全面设计，使ＦＯＲＣＡＤＳ具有人机交互方便、多层次界面、实时动画、通用性好、建模系统功能强等特点。ＦＯＲＣＡＤＳ在ＳＵＮ工作站上开发     

机器人足球仿真比赛平台中网络通信问题研究

为了满足机器人足球仿真比赛平台对多方通信的准确性、实时性、稳定性与安全性的特殊要求,集成了TCP和UDP两种传输协议,使用多线程编程技术,设计、实现了一种基于比赛服务器端、策略客户端、显示客户端三方通信的解决方案,并在实际的机器人足球仿真比赛平台的开发中得到验证．     

虚拟足球机器人的动作决策与仿真

论述了以虚拟足球机器人为代表的基于决策的系统仿真。由于机器人集高新技术、娱乐比赛于一体,所以引起了人们的广泛关注和极大兴趣。在虚拟机器人足球仿真比赛中,虚拟机器人整体团队协作和局部对抗规划都是比赛成功的关键。仿真软件可以使用Delphi,VC++6.0设计编写。本文以VC++6.0为例进行介绍。     

虚拟足球机器人的动作决策与仿真

论述了以虚拟足球机器人为代表的基于决策的系统仿真.由于机器人集高新技术、娱乐比赛于一体,所以引起了人们的广泛关注和极大兴趣.在虚拟机器人足球仿真比赛中,虚拟机器人整体团队协作和局部对抗规划都是比赛成功的关键.仿真软件可以使用Delphi,VC＋＋6.0设计编写.本文以VC＋＋6.0为例进行介绍.     

Multi-level gait transition model for a new type of arthropod robot

To realize the continuous and variable gait transition for a new type of arthropod robot, a multi-level gait transition model is studied in this paper. The model is composed of central pattern generator （CPG） and saturation function. The CPG consists of four pairs of oscillators which can ex- hibit rhythmic activity when given stimulation signal S that lies in the range of saturation function. All oscillators receive the same S, but each pair of oscillators has different saturation functions. Multi- level gait transition can be realized when S changes regularly, as the oscillators start or stop oscilla- ting at different times. After computer simulation, the gait transition model is implemented in the ar- thropod robot. The experimental results show that ideal gait transition for the arthropod robot can be realized with the multi-level gait transition model.     

六足机器人横向行走步态研究

以一种新型的多自由度六足机器人机构为对象,研究其横向行走步态,规划一种横向行走的三角步态,并完成了足端轨迹规划和稳定性分析.最后采用Pro/E和ADAMS等软件相结合的方式对六足机器人的样机模型进行运动学仿真与分析,结果证实了该横向行走步态的可行性,为接下来的物理样机实验提供了依据.     

仿人机器人的可变ZMP步态规划

为使仿人机器人能够稳定地行走,基于三维倒立摆模型,采用了可变ZMP(Zero-Moment Point)来进行仿人机器人的步态规划.在单脚支撑期依据可变ZMP采规划COG(Center of Gravity)的轨迹,在双脚支撑期内则让ZMP保持低速匀速运动,由此来规划此时间段的COG轨迹.仿真结果验证了规划的合理性,保...     

3-TPT并联机器人动力学仿真研究

为了分析并联机器人动力学特性,采用ADAMS虚拟样机技术对3-TPT并联机器人的正逆向动力学问题进行了仿真研究.利用三维实体建模工具Pro/Engineer软件建立了并联机器人的三维实体模型,借助Pro/E软件和ADAMS软件的接口模块Mechanism/Pro,将三维实体模型导入到ADAMS并创建虚拟样机模型.分别对机器人的驱动杆、约束链的运动及受力等相关问题进行了仿真研究,获得了机器人动力学特性规律曲线.该虚拟样机技术对复杂机械动力学问题的研究具有借鉴作用.     

模具机械手工位动作的运动学仿真

以模具机械手为研究对象,在商用CAD软件环境下设计了模具机械手的机械结构和各部件的三维实体模型,并利用虚拟装配技术完成模具机械手的虚拟装配,得到了机械手的虚拟装配模型.以此为基础进行了模具机械手的运动学仿真分析,以对各零部件和整机的虚拟装配模型实施静态干涉检验,验证了模具机械手结构设计的合理性,从而为自动化模具制造生产线设计和实施提供可靠的数据资源.