基于地面反力的双足机器人期望步态轨迹规划

提出了一种基于地面反力的双足机器人期望步态轨迹规划方法。通过D Alembert定理推导出地面反力与机器人关节运动之间的数学关系。结合ZMP（零力矩点）稳定性原则和其他物理性约束条件,给出了双足机器人期望步态轨迹。受人类行走的启发,采用模糊策略来规划期望ZMP轨迹。该方案与传统的双足机器人步态轨迹生成方法比较,可实现稳定的行走,具有上体的运动范围小,适用于单、双脚支撑期等优点。双足机器人的实验说明了该方案的可行性和良好性能。     

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...     

基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人轨迹规划与步态分析

本文提出一种基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人.用改进复合曲线法规划了机械腿足端行走点轨迹.在四足步行机器人的足端行走点沿前进方向的加速度曲线为正弦函数,沿竖直方向的加速度曲线为分段函数的情形下,通过对前进方向、竖直方向加速度曲线两次积分得到足端轨迹曲线.由足端轨迹曲线变化规律可以得到其运动过程无突变点,足端可以实现无冲击抬腿与着地.仿真实验表明足端速度与加速度曲线与理论曲线一致,验证了理论计算的正确性.使用ZMP方法,通过对比分析机器人在运动过程中的重心调整量以及稳定裕度值得到最优步态.该四足步行机器人具有运动平稳且灵活的特性,适用于田垄等崎岖路面上需要大的移动步幅来运输重物的应用场合.     

零力矩点与两足机器人动态行走稳定性的关系

讨论了零力矩点（ＺＭＰ）与两足机器人动态行走稳定性的关系，证明了ＺＭＰ出支撑面时若踝关节取高增益ＰＤ控制则支撑脚无法实现稳定支撑．本文最后给出了一种ＺＭＰ计算及控制方法．     

双足机器人行走稳定性研究

双足机器人行走的稳定性是双足行走最为重要的衡量指标之一.针对传统的基于零力矩点（ZMP）步态稳定性判据方法,分析了ZMP、COP的相互关系,表明在双足机器人与水平地面无粘性力和无吸附力作用下,其ZMP即为压力中心点COP.基于具有足趾关节的双足机器人足底支撑面多种变化,提出对多点接触时支撑多边形区域描述.结合ZMP/COP、COG的在支撑面内相对位置,提出了基于ZMP/COP、COG的综合稳定性判据.经仿真分析,与传统单一的ZMP稳定性判据相比,该综合稳定性判据能够更为准确地反映步态的稳定性.     

平面完全约束绳牵引并联机器人的多目标优化

针对平面完全约束的绳牵引并联机器人的多目标优化问题,给出了一种理想点法与遗传算法相结合的方法．首先以绳牵引并联机器人工作空间面积、全面刚度指标、全局灵巧度系数为优化目标,基于遗传算法进行全局优化,得到各个目标的理想点．然后采用理想点法建立多目标优化模型,并采用遗传算法对该模型进行求解．仿真实验表明,优化结果较为均衡,各模型有效解都接近相应单目标的理想点．所得结论可以为同类绳牵引并联机器人的设计提供参考．     

基于ZMP的双足机器人稳定性分析

引入双足机器人研究中一个重要物理量——零力矩点ZMP（zero Moment Point）,研究其计算和测量方法,利用其分析双足机器人在单腿和双腿支撑时的作用范围,最后在二维和三维平面内对机器人的ZMP计算进行探讨,为稳定步态的设计做了理论铺垫。     

双足舞蹈机器人步态规划

以双足舞蹈机器人为对象,建立系统的多自由度运动学模型,在此基础上开展舞蹈机器人正运动学和逆运动学分析,根据行走步长、步宽、步行周期等运动参数求解机器人各关节角度;引入三维倒立摆模型,结合零力矩点(Zero-Moment-Point,ZMP)稳定判据,对舞蹈机器人进行步态规划稳定性分析;最后,结合对舞蹈机器人的行走步态进行了仿真分析,得到了各个关节的角度值,可作为舞蹈机器人的输入控制参数.     

基于ZMP判据的仿人机器人步态模仿

仿人机器人行走稳定性研究是机器人领域一大研究热点,目前主要依据动力学模型规划稳定步态,但依靠步态规划形成的运动模式往往需要复杂的运算,并且机器人的运动形式单一.为实现机器人多样化步态的生成,在模仿学习的框架下对机器人的步态模仿问题展开研究,利用人体行走信息作为示教数据,实现仿人机器人对人体行走过程的模仿学习,在简化运动规划的同时使机器人的运动步态更具多样化与拟人化.为满足机器人在步态模仿过程中的稳定性,基于零力矩点(zero moment point,ZMP)判据补偿质心偏移,利用滞回曲线确定行走过程中支撑脚的切换以实现稳定性控制.基于NAO机器人的模仿学习系统仿真研究结果表明:ZMP判据的引入有效地保证了机器人对人体示教步态模仿的稳定性,基于滞回曲线的支撑脚选取保证了支撑脚切换的平稳.     

双足机器人拟人步行模式研究

根据双足步行机器人具有拟人腿的特点,通过对人体步行样式的分析,采用三次多项式计算方法规划步行机器人在一个完整行走周期里拟人稳态步行模式,分别建立hip、knee和ankle关节在前向模型中的轨迹曲线方程。并通过建立、分析和简化其动力学模型验算步行模式的ZMP轨迹的稳定性,提出保证步行模式稳定性的ZMP边界约束条件。最后对稳态步行模式进行仿真描述和相应实验,仿真和实验结果表明其具有很好的连续性和平滑性。     

基于PIC的管道焊接机器人人机对话接口的研究

研究了一种基于PIC单片机的管道焊接机器人的人机对话接口.基于SPI方式设计了以键盘为输入工具,多组数码管进行显示的软硬件系统.该系统与焊接机器人的各种功能相匹配,使管道焊接机器人的控制盒结构简单,人机对话界面友好,控制方便.实验结果表明该系统控制稳定、灵敏.同时给出了具体的硬件及软件实现方法.     

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。     

基于神经网络的视觉机器人模糊控制

设计人工神经网络(ANN)替代机器人的图像雅克比矩阵,基于ANN和视觉机器人构成的增广被控对象设计了模糊控制器,组成了基于神经网络和模糊逻辑的机器人视觉伺服控制系统,给出了实验结果.实验表明,该方法简捷、易行、有效.     

壁面检测机器人的调速系统

为了使磁吸附壁面检测机器人能沿直线轨迹运行,并具有良好的调速性能,根据驱动电机需要,设计了直流可调稳压电源。通过ＰＷＭ调制,使两侧电机处于跟随状态,转速差保持在较小范围之内,以维持机器人沿直线轨迹运行。用遥控方式操纵它的各种运行状态,从而达到了调速的目的。     

Critical Suction Characteristic Analyses of a Wall Climbing Robot

A new method called critical suction is used based on the wall climbing robot demands of miniature structure, moving smartly and low noise. It makes the robot achieve the homeostasis state in the suction cup, and in this condition the robot can stay on the wall reliably and move smartly. The fluid mechanics model and fluid network model are set up to analyze the robot suction system when the airflow is steady or changes suddenly. Furthermore, simulation results indicate the close relation between the key parameters of robot structure and the suction system. Finally the method of critical suction proves correct in theory.     

基于PIC的管道焊接机器人的研究

研究了一种基于PIC的导轨式全位置管道焊接机器人。该机器人由机械结构和控制系统两部分组成。机械结构实现了小型化、模块化。控制系统采用PIC16F877A微处理器,在良好的人机界面的提示下,使用者可以方便地进行操作。在其上位机中存贮了关于焊接工艺参数的专家系统,便于实际焊接时的调用。同时给出了具体的机械设计、硬件及软件实现方法。实验结果表明该系统控制稳定、灵敏。     

利用样条函数规划机器人运动轨迹

本文利用样条函数法提出了一种机器人运动轨迹规划方法，各关节运动采用样条函数来拟合，该法简便、计算量小、而且不会出现机构奇异点问题，可生成光滑平稳的无噪音机器人运动轨迹。     

多指拟人手的控制

多指多关节拟人手是一种机器人的通用型灵巧终端执行器,同时它也是当前假肢领域中的一项重要研究课题。本文首先讨论当前机械手的力/位置同时控制方法,然后针对拟人手的传动特点,讨论拟人手单指及多指协调控制的设计。     

有挠性驱动单元的双足机器人研制与步行实验

为减缓机器人脚底冲击,设计、研制带有挠性驱动的10自由度仿人双足机器人,该机器人髋关节俯仰关节由FDU-II型挠性驱动单元驱动;搭建FDUBR-I型仿人双足机器人控制系统硬件和软件,组建上位机与两块运动控制卡的交换式以太网络用来实现上位机与运动控制卡的实时通信,该控制系统包括FDU-II型挠性驱动单元的张力反馈和关节全闭环控制子系统;进行FDUBR-I型仿人双足机器人稳定步行实验,验证FDU-II型挠性驱动单元对机器人髋关节的驱动能力以及基于黏弹性动力学模型反馈的关节全闭环和张力反馈控制器的控制效果,机器人在0.1 km/h的步速下实现双足稳定步行.     

多运动状态下移动机器人的动力学建模与分析

通过对关节履带式移动机器人越障过程的运动分析,基于履带车辆行驶力学分析及牛顿-欧拉方程,建立了机器人复合越障运动状态的动力学模型.并以车体的运动为控制目标,分析计算了车体、摆臂的运动变化以及驱动力矩的变化.仿真图形验证了机器人具有良好的运动稳定性,为机器人越障过程的控制奠定了基础.