双足机器人稳定步行模式的预测控制实现方法

在双足机器人上应用预测控制设计了具有一个关键参数的步态生成方法,预测控制是通过控制质心运动生成步行模式的。根据预测控制器模型研究了参数间的关系,最终将独立参数减少到一个并讨论了取值范围。关键参数具有明确的物理意义,在容许取值范围内,可以保证系统的稳定性并生成满足稳定步行的质心运动。实验验证了在存在扰动情况下,关键参数的适当值能够生成稳定的步行模式,同时实验结论为预测控制器的参数调控提供了参考。     

基于遗传算法的欠驱动双足机器人步态优化设计

步态设计是双足机器人运动规划和动力学控制的关键问题。为了解决欠驱动双足机器人的步态设计问题,基于虚拟约束的思想,设计了3连杆欠驱动双足机器人的时不变参考步态,并以每步能耗为目标函数采用遗传算法对步态参数进行优化求解。基于有限时间反馈控制的动力学仿真表明,采用遗传算法得到的最优时不变参考步态,3连杆欠驱动双足机器人能够产生稳定周期行走,且具有较高的能量效率和较小的驱动力矩。建立的步态优化设计方法简单有效,可推广应用于其它类型的欠驱动双足机器人。     

基于AVR的双足步行机器人舵机控制

在AVR系列单片机基础上,提出一种并行积分式多路PWM波产生算法,具有较高的控制精度,可控制大量舵机,并以此设计出双足步行机器人行走步伐程序,实验证明舵机运行稳定,追随性能好,速度调节方便;机器人行走稳定,步伐频率高、步幅大,程序具有很强的通用性。     

双足步行机器人控制系统设计与试验

构建一款步行平稳、可转向的双足步行机器人。在硬件配置方面,以Arduino为控制器,采用4组稳压电路分别为系统各用电器提供合适的电压。双足踝、膝、髋6个关节各配置一个舵机,控制舵机旋转便可带动关节前后自由弯曲。在控制策略方面,遵循人类步行动作生物力学原理,机器人各关节协同转动,可模仿人类双足直立行走和转向。     

小型双足步行机器人的研制

针对小型双足步行机器人具有体积小、行走稳定性强等特点,文中首先根据人体功能学的要求设计了小型双足步行机器人本体结构,确定其尺寸与自由度配置。然后采用时间片分割和脉宽递增的方法,实现了17个舵机的独立控制以及舵机的多级速度控制。最后,针对所研制的小型仿人机器人结构特点,基于几何约束的规划方法,采用行走姿态的变时间间隔插值优化的步态规划法,实现了仿人机器人静态行走固化步态。     

双足步行机器人的下肢机构设计

为使足行拟人机器人的下肢机构结构更加紧凑灵活,提出了一种串并联结构相结合的双足步行机器人下肢机构设计方案。在该方案中,设计了二自由度的并联机构作为十字交叉的二自由度关节结构,并用于二自由度的踝关节和两个方向转动的髋关节。设计了单自由度平面连杆机构用于膝关节和一个方向转动的髋关节。详细描述了足行机器人下肢机构的踝关节、膝关节和髋关节的结构设计,为双足机器人的步态控制打下基础。     

双足步行机器人的下肢机构自由度分析

为了设计出一种即经济简单又能满足功能要求的步行机器人,在分析了步行运动状态的基础上,确定了双足步行机器人下肢机构自由度的分配。     

基于DSP的双足步行机器人设计

基于TMS320F2812 DSP提出了一种用单个定时器产生8路独立的舵机控制信号的方法,简化了驱动与控制电路的设计,研制完成了一个8自由度双足步行机器人,并成功实现了机器人的稳定行走.     

欠驱动力合作机器人的驱动控制

根据合作机器人(Cobot)的特点和超越离合器的特性,提出基于双单向超越离合器的助力型关节机构,利用拉格朗日功能平衡法建立单向超越离合器的数学模型,推导关节机构的动力学模型,对欠驱动力关节机构的动力学特性进行仿真分析,提出基于操作力的轨迹控制策略,并利用微分几何原理建立Cobot虚拟轨迹控制模型。基于dSPACE半物理仿真平台对欠驱动力Cobot的轨迹控制进行试验。研究结果表明,欠驱动力Cobot样机可以跟踪期望轨迹,其助力型关节机构可以克服摩擦阻力,使操作轻便省力,满足欠驱动力Cobot的设计要求。     

基于弹簧小车模型和预观控制的双足快速步行研究

针对机器人的滑动和滑转,补充了机器人稳定步行的修正条件;利用三阶泰勒公式引入舒适度的概念,推导出基于舒适度的ZMP公式;提出一种用于动力学分析的三维弹簧平台-小车模型,通过简化的舒适度ZMP公式推导出该模型的运动规律;基于三维弹簧平台-小车模型,结合预观控制理论生成步行样本;最后,进行了机器人虚拟样机快速步行仿真,步速达到2.088km/h。     

双蓄热步进梁式加热炉控制对策

介绍海鑫集团热轧带钢双蓄热步进梁式加热炉的控制工艺,对其中的控制原理进行了详细的讲解。该加热炉从多种途径进行了能源的再回收。     

果蔬采摘欠驱动机械手爪设计及其力控制

为了实现果蔬的无损采摘,采用欠驱动原理设计出一种结构更简单、通用性更强的末端执行器。欠驱动机构是指驱动器数目少于机构本身自由度数目的机构,基于欠驱动原理设计的机械手结构简单可靠,抓取物体时具有形状自适应能力,手指可完全包络物体,可以通过最大接触力的闭环力反馈控制来实现无损采摘。基于这一设计思想设计出仅靠一个电动机驱动三个手指的机械手爪,通过理论分析、手爪机构设计与建模、结构参数优化,确定设计尺寸制出机械手爪,设计控制电路结合力反馈控制进行抓取试验。试验结果表明该手爪能实现期望的抓取与最大接触力控制功能,并具有控制简单可靠、抓取稳定、不损伤果实等特点。     

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。     

Dynamic Walking of AIBO with Hopf Oscillators

More and more biological evidences have been found that neural networks in the spinal cord, referred to as "central pattern generators" (CPGs), govern locomotion. CPGs are capable of producing rhythmic movements, such as swimming, flying, and walking, even when isolated from the brain and sensory inputs. If we could build up any models that have similar functions as CPGs, it will be much easier to design better locomotion for robots. In this paper, a self-training environment is designed and through genetic algorithm (GA), walking trajectories for every foot of AIBO are generated at first. With this acquired walking pattern, AIBO gets its fastest locomotion speed. Then, this walking pattern is taken as a reference to build CPGs with Hopf oscillators. By changing corresponding parameters, the frequencies and the amplitudes of CPGs’ outputs can be adjusted online. The limit cycle behavior of Hopf oscillators ensures the online adjustment and the walking stability against perturbation as well. This property suggests a strong adaptive capacity to real environments for robots. At last, simulations are carried on in Webots and verify the proposed method.     

助行训练机器人骨盆位姿机构动力学分析

为了辅助偏瘫病人完成行走训练,提出了一种助行训练机器人骨盆位姿控制机构,根据该机构的原理和组成,利用凯恩方法建立了骨盆平面机构的动力学方程,并根据骨盆位姿的运动规律进行了运动学仿真计算,得到了机构运动杆件的位移、速度和加速度曲线。通过解算动力学方程得到了驱动力曲线。计算结果表明:该骨盆位姿控制机构能够实现人体骨盆的位姿控制,通过控制x、z方向的移动机构和骨盆平面机构两个杆的伸缩,可以实现人行走训练时骨盆四个自由度的运动。     

新型PWM-VS电动机调速系统设计

针对现行VS电动机调速系统存在的问题,提出一种具有起制动迅速、控制效率高、动态特性好、联机界面友好等优点的新型PWM-VS调速系统。现场运行表明,该系统设计合理,具有广阔的推广运用前景。     

空间微重力地面模拟装置基于神经滑模的自适应补偿控制

针对目前做复杂运动的大中型飞行器地面微重力环境难以实现的问题,提出了新颖的模拟装置,并设计了基于神经滑模的自适应补偿控制方法。该装置采用机械传动、电动机驱动和气悬浮的组合方式来实现做复杂运动的三维模拟。采用气悬浮来被动实现平面二维随动,采用力反馈的主动控制补偿技术来实现竖直方向升降。在考虑到精确模型无法获得及存在摩擦干扰的情况下,神经滑模控制策略能够保证控制系统的鲁棒性,设计的自适应神经网络控制器能够在线学习未知不确定上界,降低滑模"抖振"。仿真表明了所设计的试验系统能够满足三维运动要求,达到了较高模拟精度,对于复杂空间运动的飞行器微重力模拟具有重要工程价值。     

基于荷电状态的锂离子电池组主动均衡控制

针对锂离子电池组中单节电池间的差异性会对电池组的可使用寿命以及容量利用率造成严重影响,设计了一种电感式主动均衡电路。基于递推最小二乘扩展卡尔曼滤波(RLS-EKF)算法在线估算锂离子电池的荷电状态(SOC),同时以SOC值作为均衡准则对锂离子电池组实施均衡控制,实现了一种主动均衡控制策略,并开发了锂离子电池组能量均衡管理系统测试平台。实验结果表明,RLS-EKF算法的SOC估算误差在3.5%以内,并且所提出的主动均衡控制方法极大改善了电池间的差异性,电池的容量利用率大幅度提高。     

基于TMS320F28034的工业缝纫机多功能交流伺服控制系统设计

介绍了一种工业缝纫机多功能交流伺服控制系统的软硬件设计方案,其控制核心采用TMS320F28034数字信号处理器(DSP),同时阐述了其外围电路和伺服电机控制模块的设计原理.系统软件采用层次式有限状态机(HFSM)构建,可满足各种工业缝纫机的控制功能要求,并有效的降低各种工作模式下各过程控制模块之间的耦合.通过对该系统...