六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究

基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究，采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间，利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度，从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力。并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例，介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案。所用方法同样适用于六足仿生步行机器人其他结构参数的优化，也为六足仿生步行机器人的合理驱动和精确控制提供了理论依据。     

基于足地接触特性辨识的六足机器人自适应阻抗控制

为提高足式机器人在未知地面环境中运动适应能力,提出了一种基于足地接触特性辨识的模糊自适应阻抗控制算法.首先,针对六足机器人提出一种足地接触特性辨识方法.为降低六足机器人行走时足地之间的冲击力,提出了一种六足机器人沿腿长方向基于足地接触参数的模糊自适应阻抗控制器.基于六足机器人在不平坦地面行走时的足地接触状态,建立机器人步态控制状态机及行走控制框架.通过六足机器人仿真模型,对足地接触特性辨识方法、模糊自适应阻抗控制器以及机器人行走控制框架进行仿真验证,并应用到"青骓"六足机器人样机进行实验验证.     

复杂环境下四足仿生机器人控制系统结构设计

使用Adams对Pro／E造型的四足仿生机器人结构进行了仿真分析,为机器人控制器件,特别是驱动电机的选择以及步态的规划提供了重要的数据,并针对四足仿生机器人结构和控制性能的要求,以实现四足仿生机器人在复杂环境下稳定行走的运动策略为目的,设计了上下层分布控制系统。论述了控制系统方案及其控制机理,并详细介绍了机器人控制系统的硬件构成、软件体系及系统工作原理。     

蜘蛛机器人的结构设计与运动步态仿真分析

依据多足昆虫的身体结构和运动特性,设计出蜘蛛机器人的本体结构。遵循结构仿生和功能仿生原则,基于虚拟样机技术,应用SolidWorks软件建立蜘蛛机器人的仿真模型,并结合ADAMS对蜘蛛机器人的直线行走步态和定点转弯步态进行联合仿真,得出其运动步态控制舵机的运动角度,进而验证结构设计的合理性和运动步态的稳定性。所做研究为蜘蛛机器人的实物制作提供了理论基础。     

基于虚拟样机技术的六足仿生机器人设计与仿真

运用仿生学原理,在六足昆虫三角步态行走模式的基础上提出一种新的行走模式——四角步态模式,利用虚拟样机技术,构建出六足仿生机器人虚拟样机,并实现了六足仿生机器人的运动仿真。     

基于ADAMS的六足仿生机器人结构设计及运动仿真

为了提高六足仿生机器人对工作环境的适应性及工作的灵活性,在分析仿生甲虫机体形态和结构特点的基础上,以甲虫为摹本,设计了一种性能优越、结构简单的六足对称的纲昆虫结构机器人,利用CATIA三维造型软件生成三维实体模型,将其导入ADAMS建立虚拟样机动力学模型。对其进行六足机器人在平坦地面上直线行走步态和定点转弯步态分析,得到了运动学和动力学特性曲线,验证了机器人结构的合理性和运动的可行性。为机器人数值计算及物理样机的研制提供理论依据,也为实现六足仿生机器人的精确控制创造条件。     

复杂环境下四足仿生机器人控制系统结构设计

使用Adams对Pro/E造型的四足仿生机器人结构进行了仿真分析,为机器人控制器件,特别是驱动电机的选择以及步态的规划提供了重要的数据,并针对四足仿生机器人结构和控制性能的要求,以实现四足仿生机器人在复杂环境下稳定行走的运动策略为目的,设计了上下层分布控制系统.论述了控制系统方案及其控制机理,并详细介绍了机器人控制系统的硬件构成、软件体系及系统工作原理.     

四足机器人的爬-站运动模式转换研究

为了提高四足仿生机器人的运动协调性和环境适应性,提出了一种基于仿生原理和零力矩点(ZMP)稳定判据的控制方法,实现了四足机器人的爬-站运动模式转换运动。首先,根据正常人由爬姿到站姿的躯干和四肢运动过程,规划了四足机器人"Babybot"爬-站运动模式转换的过程;然后,基于静平衡原则,利用多变量目标函数寻优的方法,确定了机器人爬-站运动模式转换过程中的关键姿态;最后,基于ZMP稳定判据,通过线性插值实现了机器人关键位姿之间的平稳过渡,并对其爬-站运动模式转换进行了动力学仿真,结果显示"Babybot"机器人用时9.5 s完成了从四足爬行到双足站立状态的平稳转换。研究结果表明,提出的基于仿生原理和ZMP稳定判据的轨迹规划方法在实现四足仿生机器人爬-站运动模式转换方面具有一定的有效性,也为四足仿生机器人实现高性能运动提供了一定的参考依据。     

仿生六足机器人机构设计及控制方法研究

机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术。模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构。该机器人采用CPG(central pattern generator)仿生控制方法实现其在粗糙壁面上的任意方向的运动,并且通过超声波传感器的反馈信号能够实现避障功能。机器人足部采用对抓设计提高了爬行稳定性,同时CPG控制方法简单、新颖。基于Matlab软件建立了CPG控制网络,并结合反馈信号实时调节网络输出。在Webots移动机器人仿真环境下完成了机器人建模,CPG控制器程序编写,通过动态仿真验证了六足机器人机构和控制方法的合理性,机器人爬行速度约2.7 cm/s。     

仿生六足机器人的步态运动控制器设计

通过分析仿生六足机器人典型行走步态,采用多舵机分时控制思想.利用AT89C52单片机和舵机设计出步态运动控制器.该控制器可驱动机器人足部12个舵机协调运动,实现全方位的六足步态.     

基于STM32的六足机器人控制系统设计

基于仿生原理,以STM32F103VET6为核心的控制芯片构建硬件控制系统。利用无线遥控器使芯片的通用定时器产生18路PWM波控制机器人各个关节的运动,同时通过串口能在上位机实时显示GPS、超声波测距传感器、加速度计、陀螺仪的输出数据,该机器人能严格按三角步态行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物等行走功能。实验结果表明,六足机器人的18个关节运动平稳,对复杂运动步态的控制精确,实现了在地面的稳定运动。     

基于单片机的六足机器人多路舵机控制系统设计

分析了仿生多足机器人应用特点及其多关节协调控制的功能需求,设计了基于单片机的六足机器人多路舵机控制系统,硬件控制核心采用STC89C52单片机,关节驱动使用高扭矩舵机,并采用32路舵机控制器用于腿部关节的协调控制。通过试验设计,实现了六足机器人一个步态周期内的直线行走、定点转弯的模拟运动。试验结果表明,该系统控制效果良好,动作平稳,且协调性较高,具有一定的参考价值。     

新型六足爬行机器人设计

采用了仿哺乳类的腿部结构,并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能.仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值.     

六足机器人腿部损伤的容错行走研究

设计了一款皮带传动的六足机器人,利用逆运动学对该腿部机构进行工作空间分析。因非结构化环境的环境信息不可知且较恶劣,使得六足机器人腿部损伤现象时常发生。为了提高腿部损伤六足机器人的容错行走能力,在无附加装置和系统的条件下,提出了一种新的控制策略。首先对机器人受损腿部情况进行分类,并基于受损后六足机器人的稳定裕度分析,通过利用机身姿态动态调节和利用部分腿的基节初始化转角调节提高其容错行走能力。分析腿部损伤六足机器人在一个运动周期内的足端位移、机身姿态等实验数据,从而验证了所提控制策略的有效性。     

一种基于变权重的六足机器人共享遥操作控制

针对复杂地形环境下的六足机器人步行操作任务,提出一种兼顾机器人行走效率以及稳定裕度的协同调控策略。该策略以现有的速度-位姿协同遥操作构架为基础,融入了共享控制策略,改善系统的操作性和协调性。该方法通过引入优势因子作为主端操作者对机器人的速度层与位姿层操作子系统的控制权重,通过以稳定裕度为输入的模糊推理器求出优势因子,将优势因子引入主从端控制器,主端机器人通过产生触觉力引导操作者进行控制指令的迭代。通过Vortex半物理仿真平台和操作手柄搭建的实验平台对本方法进行验证,并与传统的协同操控方式对比。实验结果表明,通过本策略对六足机器人进行操作能够在保证稳定裕度的同时合理地对机器人速度与位姿进行调控。     

6足步行机的控制系统设计及运动仿真

针对一种空间闭链RSTR机构六足步行机,通过机构运动分析,合理规划其运动轨迹;成功搭建控制系统,实现了步行机行走、遇障碍自动停止的功能;利用ADAMS进行运动学仿真分析,得出结论：六足步行机基本能维持静态稳定步行,整个步行机行走过程中实现了其连续运动,且行走轨迹基本为直线,并能保持一个较高的静态稳定移动速度。     

慧鱼六足仿生机器人步态研究与实现

在仿生学原理的基础上,对六足步行机器人三角步态的行走原理和稳定性进行了分析。采用慧鱼仿生机器人包搭接出六足步行机器人,进行了一系列步行的实验。并对机器人腿部机构中的足端轨迹进行了仿真与分析。结果表明该机器人能够严格按三角步态进行行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物等行走功能,具有较好的机动性。     

仿生六足机器人实时避障控制技术

针对仿生六足机器人的作业任务和工作环境对其探测系统的要求,提出了基于多超声波和红外线传感器的复合探测装置的设计方案,扩大了机器人探测的范围;采用模糊控制的避障策略,克服了传统的避障控制策略中环境模型难以建立的缺点.通过Mobotsim仿真软件进行了相关技术的验证工作.     

六足仿生机器人运动控制系统的设计

以目前存各种领域得到广泛应用的机器人为研究对象,通过实践中对六足昆虫的观察,得出三角步态的稳定性分析,构建出六足机器人的基本运动模型.用Atmel系列单片机作为控制器,采用模块化递阶控制技术融合传感器技术完成对六足仿生机器人的运动控制策略的设计和试验.试验结果表明该机器人具有良好的稳定性和机动性.