六足机器人行走步态的协调控制

利用光电开关作为六足机器人步态检测传感器,使机器人能够按照三角步态进行行走。介绍了六足机器人三角步态的行走原理、步态调整方法和光电开关的硬件电路。     

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。     

六足步行机器人全方位步态的研究

研究六足步行机器人全方位行走步态,分析其静态稳定性;规划了典型直线行走步态和定点转弯步态,确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角;进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验,结果表明研究工作正确、有效。     

四足爬行机器人步态分析与运动控制

为了实现液压作动的四足步行机器人的稳定行走,根据运动稳定裕量原则规划四足机器人的直行步态,保证三足支撑机体时稳定裕量为100 mm;针对液压缸运动加速度突变导致机体冲击振动的问题,提出了利用S型曲线作为各自由度的运动位移控制规律的方法。按照JQRI00型四足步行机器人原理样机的结构建立了虚拟样机模型,应用仿真软件对所设计步态进行了仿真,分析了步态的运动学、动力学特征和位移控制方法的运动特征;在四足步行机器人原理样机上进行了试验,并将试验与仿真结果进行了比较。研究结果表明,所设计的机器人步态可行,保证了机器人具有较好的行走稳定性;将S型曲线用于位移控制,消除了液压缸运动加速度的突变,进一步提高了机体运行的平稳性。     

一种四足马机器人的结构模型及其步行控制

参照马的生理结构,对四足马机器人的一种结构及其步行控制方法进行了研究。为验证该方法的有效性,首先,根据仿生原理设计出具有12个运动关节和4个球形脚部的四足马机器人结构模型,并求出了其运动学反解;其次,基于提出的结构模型,设计并实现了四足马机器人行走步态和对角小跑步态,并对步行稳定性进行了分析。步行实验表明,所提出的四足马机器人仿生结构及两种步态的实现方法具有可行性。     

基于GPS的足轮组合式野外探测机器人设计

针对野外复杂环境,结合腿足式行走和轮式行走机器人的优点,设计了一套足轮组合式探测机器人的控制系统,实现了腿足模式和轮式模式的切换。通过分析"六足纲"昆虫各腿的协调关系,提出了六足机器人的三角步态行走法,并在此基础上对足轮组合运动模式进行了分析,建立了足轮组合式机器人的运动模型和控制理论。设计的机器人能够完成实时环境视频采集,在四轮模式下的前进、后退、左转、右转,六足模式下的前进、后退、左横行、右横行、左转、右转,以及机器人的跟踪定位等功能。     

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.     

六足机器人斜坡步态的设计

针对六足步行机器人在斜坡地形下行走的特殊情况,分析在该情况下影响机器人静态稳定性的主要因素,根据分析结果设计高稳定裕度的斜坡步态;并利用ADAMS/Simulink联合仿真技术,进行步态控制算法模拟仿真实验,结果表明了研究工作的合理性与正确性。     

四足机器人典型步态仿真

四足机器人相对于双足机器人在稳定性和承载能力上要好,而相对于六足和八足步行机器人在结构和控制上比较简单,因此四足步行机器人已经成为移动机器人领域研究的热点之一.文中运用SolidWorks、ADAMS和Mtalab/Simulink建立机器人仿真模型,并在仿真系统中对机器人进行平面直线行走步态的仿真研究,并对质心速度均匀和非均匀情况下的机器人运行效率、足尖地面碰撞力、单腿髋关节力进行了仿真与分析.经仿真验证:相对于质心速度非均匀步态,质心速度均匀的步态在机器人运行稳定性和运行效率方面均得到很大的提高,而对足尖碰撞力和单腿髋关节力影响较小.     

基于遗传算法的四足机器人直行步态优化

针对JQRI00型四足机器人直行步态存在的行走步距小、稳定性差的问题,对机器人的数学模型、直行步态的行走规律进行了分析和研究,提出了一种基于遗传算法的优化方法.利用遗传算法能在较短的时间内搜索到全局最优解的特点,找到了四足机器人的最佳初始位置、最大步距以及更大的稳定裕量.应用ADAMS仿真软件对所优化步态进行了仿真,分析了步态的运动学、动力学特征,验证了算法的有效性,并与由经验值法得到的直行步态进行了分析比较.研究结果表明,所优化的步态可行,显著提高了四足机器人的步行效率,实现了机器人的稳定快速行走.     

新型仿生六足机器人运动控制技术的研究与探索

在仿生学研究的基础上,采用模块化分散递阶控制技术构建了仿生六足机器人控制系统,从结构系统分析、控制系统设计、运动特性分析、运动流程控制等各环节加以研究和探索,并通过M atlab进行了轨迹跟踪仿真试验。仿真结果表明机器人具有较好的运动特性和良好的抗干扰能力,从而为仿生六足机器人运动功能的进一步完善奠定了基础。     

基于带反馈Hopf振荡器的六足机器人斜坡步态发生器设计

为了提高六足机器人斜坡运动的稳定性,基于三支撑足步态,分析六足机器人的斜坡运动,得到斜坡运动静态稳定裕度与躯体俯仰角的定性关系;研究带反馈Hopf振荡器的输出特性与收敛系数、反馈量之间的关系,并设计基于带反馈Hopf振荡器的单腿三关节信号和斜坡步态发生器模型;确定收敛系数的组合,并引入躯体俯仰角构造反馈信号,实现在只改变膝关节摆角而不影响步态其他特性的情况下提高六足机器人斜坡运动的稳定性;搭建Matlab-ADAMS联合仿真平台与实物样机进行验证。仿真表明：与Hopf模型相比,基于带反馈Hopf模型六足机器人上12°斜坡稳定裕度提高6.3%,下12°斜坡稳定裕度提高7.2%;试验表明：在12°斜坡上前进1 m时,基于Hopf模型的六足机器人向左偏移0.3 m,基于带反馈Hopf模型的六足机器人向左偏移0.05 m,稳定裕度显著提高。     

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。     

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。     

六足步行机器人仿生机制研究

从机械结构、运动模式和步态控制3个方面,对六足步行机器人的仿生机制进行了分析。提出一种灵活度评价函数,基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化;推导了步态模式与步行速度关系的数学表达;构建了分布式局部规则网络,可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态。仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。     

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。     

一种简易足式移动机器人

描述了一种结构简单的双三角足式移动机器人，分析了该机构的行走步态及控制原理。该机构模仿六足昆虫的行走步态，具有三个自由度，分别由三个直流电机控制。电位器可实现单片机对直流电机的闭环控制，反射式光电传感器和行程开关使得六足机构自身具有一定的反应能力。对样机进行了实验，实验结果表明该机构机动性好，运动平稳。     

多移动机器人协同模式及其倾翻稳定性研究

针对山地果园单个移动机器人爬坡能力不足及稳定性差等问题,提出了一种多移动机器人协同操作的方法。在原有六足机器人结构的基础上增加了用于多机协同操作的连接件,得到了用于多机协同操作的机器人单体。将3个六足机器人单体通过协同操作得到了3种典型协同模式：串行模式、并行模式、三角模式。最后采用稳定锥法对足式移动机器人系统的单体模式及3种典型协同模式在6种典型地形情况下的静态、动态稳定性分别进行了分析。理论分析及仿真实验结果表明：3种典型协同模式间可进行两两切换;在6种典型地形情况下,通过多机协同操作及协同模式切换的方式可提高足式机器人系统的稳定性。     

步履式全地形六足机器人

为解决机器人复杂崎岖地形难以行进的问题,设计了步履式全地形六足机器人。系统以STM32F407ZGT6单片机为控制核心,通过EPM1270T144I5舵机和直流减速电机驱动板,控制DS3120MG型舵机带动机器人的运动关节以及控制5GA370型直流减速电机驱动履带小车;同时引入H083-0605TC型导电滑环与挂胶履带,实现履带小车360°回转无死角,进而可以在各种复杂地形下灵活运动。步履式全地形六足机器人具有优越的越野能力,可轻易翻越障碍物,且抗干扰能力强,灵活度高,安全可靠,具有较高的实用价值。