考虑脚掌转动的跳跃机器人动力学与轨迹规划

针对目前腿式跳跃机器人模型的局限性,考虑脚掌在跳跃过程中的作用,设计了一种由电机驱动的欠驱动双关节弹跳机器人.在起跳相和落地相,脚掌与地面的关系建模成弹簧-阻尼系统,由于脚掌的转动,在足尖处存在一个被动的自由度,系统产生了欠驱动.采用广义坐标,建立了机器人拉格朗日动力学模型,确定了跳跃运动的约束条件.基于跳跃机器人等价...     

仿袋鼠单腿跳跃机器人动力学建模与仿真

根据自然界中袋鼠的骨骼结构设计了仿袋鼠单腿跳跃机器人的机构模型．其机构设计充分利用产生被动动力学的机械结构来减少运动中的能耗．仿袋鼠单腿跳跃机器人由关节腿、身体和尾巴三部分组成,其中关节腿由两连杆、旋转副及扭簧连接而成．采用拉格朗日方法建立支撑相和飞行相的动力学模型,并用MATLAB7．0对动力学模型进行了数值仿真,仿真结果验证了动力学模型的正确性,为后续的机器人结构优化设计和运动控制奠定了理论基础．     

仿袋鼠单腿跳跃机器人动力学建模与仿

根据自然界中袋鼠的骨骼结构设计了仿袋鼠单腿跳跃机器人的机构模型．其机构设计充分利用产生被动动力学的机械结构来减少运动中的能耗．仿袋鼠单腿跳跃机器人由关节腿、身体和尾巴三部分组成,其中关节腿由两连杆、旋转副及扭簧连接而成．采用拉格朗日方法建立支撑相和飞行相的动力学模型,并用MATLAB7．0对动力学模型进行了数值仿真,仿真结果验证了动力学模型的正确性,为后续的机器人结构优化设计和运动控制奠定了理论基础．     

可调刚度弹性机器人关节研究与设计

为了实现腿式奔跑、跳跃机器人在高速运动中的变速无源运动和提高机器人运动能效性,提出了一种可调刚度弹性被动机器人旋转式关节设计方案.关节采用平面非接触涡卷弹簧作为弹性元件,由小功率伺服电机驱动支撑杆调节平面非接触涡卷弹簧的有效工作长度,最终实现改变关节的旋转刚度.对平面非接触涡卷弹簧进行了有限元弹性大变形仿真分析,并制造出实验样机.试验表明:所设计的可调刚度弹性被动机器人关节性能良好.     

仿水黾机器人划水腿刚柔耦合动力学建模与仿真研究

仿水黾机器人一般采用轻型材料制作并且是在较高速度下运行,构件的弹性变形将直接影响机器人系统的运动特性.本文采用假设模态法来描述划水腿的变形,在Lagrange方程的基础上建立仿水黾机器人驱动机构划水腿的刚柔耦合动力学模型,数值仿真曲线描绘出划水腿的柔性变形对末端轨迹的影响.该研究为该机器人今后进行主动控制,获得更快的运动速度,准确运行轨迹路线奠定基础.     

一种跳跃机器腿的设计

提出了一种跳跃腿机构.为减轻质量,降低能耗,采用单电机驱动方式,通过分时控制实现机构的跳跃、空中收腿和能量调节动作.在结构设计中采用五杆机构作为腿部执行机构,并增加了脚掌和跗跖关节以保证跳跃和着陆时的稳定性.结合仿真分析了其跳跃过程及各阶段的关键动作,最后对机器腿进行了跳跃实验,实验证明:其具有很好的跳跃能力及较高的跳跃效率,能实现空中收腿动作以及稳定着陆.     

单腿跳跃机器人的被动动力学仿真

利用庞加莱映射将机器人周期轨道的分析转化为庞加莱截面上不动点的分析,通过修正的牛顿-拉夫森法,并结合模拟退火算法提供的初始值来进行数值求解,得出了给定初始状态条件下的基于SLIP模型的单腿跳跃机器人的被动动力学周期轨道.所得结果可为相应控制器设计提供参考.     

柔性并联机器人运动学与动力学约束及系统方程

为了建立包含柔性杆件的并联机器人的动力学模型,利用运动弹性动力学理论及有限元方法.分析了柔性并联机器人各支链的弹性变形、弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人的运动约束条件和动力约束条件,建立了平面柔性并联机器人的系统方程.以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用SAMCEF软件验证了模型的正确性,二者最大相对误差小于9%,说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性.     

拟人机器人矢状面跑步运动规划

基于“虚拟腿”的概念,提出了一种新的方法实现拟人跑步机器人在矢状面内的跑步运动．首先在起跳阶段通过求解“虚拟腿”的二自由度动力学方程,规划机器人质心的轨迹;在飞行阶段机器人质心按照自由落体运动;然后对机器人双脚的运动和上臂的运动进行规划,采用牛顿拉斐逊法求解非线性方程组得到机器人在每个时刻的运动学参数;最后根据动力学方程求出各个关节的驱动力矩．仿真结果表明：机器人跑步时各个关节角度和关节驱动力矩变化平稳,运动稳定裕度大,可实现1.2m/s前向的跑步速度．     

受水黾启发水上行走机器人控制系统开发

受水黾在水面上能快速滑行或跳跃运动机理的启发,研究一种水上行走机器人.根据功能仿生原理并考虑机器人的负载能力,该机器人前后4腿采用漂浮原理支撑,两中间腿模仿水黾中腿划水功能产生划水动作.进行了水上行走机器人遥控控制系统开发,并在实验室环境下进行机器人运动实验研究.研究水上行走机器人的长远目标是实现机器人独立在远距离水面等环境下自主工作.     

基于混合粒子群优化的仿袋鼠机器人站立平衡控制

为提高仿袋鼠机器人的站立平衡控制性能,基于混合粒子群算法对机器人的平衡控制进行了优化.首先,将在地面站立平衡时的仿袋鼠机器人简化成一个倒立摆模型,使用拉格朗日方法对机器人进行动力学建模.然后,基于机器人的动力学模型设计了线性二次型控制器,并使用混合粒子群算法对线性二次型控制器的权重矩阵进行优化.最后,使用优化的线性二次型控制器对仿袋鼠机器人站立平衡控制进行了仿真实验.优化后的控制器的调节时间比优化前明显缩短,结果表明:基于混合粒子群算法优化的线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)控制器可以提高系统的稳定性和鲁棒性,能有效降低控制器参数的整定工作量.     

Novel miniature pneumatic pressure regulator for hopping robots

A novel miniature pressure regulator is fabricated and studied. The regulator can easily be integrated into portable mechatronics or miniature robotic applications because of its lightweight and compact size. An especial poppet is designed to minimize its size and to withstand high-pressure. The pressure regulator is designed for a hopping robot which is powered by a combustion system. The hopping robot has great moving capacities such as jumping over big obstacles,walls and ditches. The regulator helps the hopping robot to decrease size and weight,and to sustain high pressure of oxygen and fuel tank. It will maintain constant output pressure to obtain suitable proportion of oxygen and fuel in the combustion cylinder. Dynamic simulation of the miniature pneumatic pressure regulator is performed. Experiments on prototype of miniature pneumatic pressure regulator are also carried out to validate the performance and satisfied performance is obtained.     

单腿跳跃机器人动力学建模与仿真验证

基于SILP模型,建立了新的单腿跳跃机器人模型,并分别对模型的支撑相、飞行相两个连续运动状态,以及着地瞬间、起飞瞬间两个冲击运动时刻进行建模．通过分析比较,结合数值方法验证了建模的正确性．     

微小研抛机器人动力学仿真分析与运动实验

针对所提出的一种可以在大型模具曲面上进行自主研抛作业的机器人结构,考虑其具有非完整约束的特点,建立了机器人的运动学关系。通过输入附加约束方程,利用Lagrange方法建立了微小研抛机器人多体系统动力学模型。通过动力学仿真分析,得到了比较稳定的机器人动力学特性。运动实验结果表明,该微小研抛机器人在轨迹行走过程中具有较好的稳定性和准确性。     

微小研抛机器人动力学仿真分析与运动实验

针对所提出的一种可以在大型模具曲面上进行自主研抛作业的机器人结构,考虑其具有非完整约束的特点,建立了机器人的运动学关系。通过输入附加约束方程,利用Lagrange方法建立了微小研抛机器人多体系统动力学模型。通过动力学仿真分析,得到了比较稳定的机器人动力学特性。运动实验结果表明,该微小研抛机器人在轨迹行走过程中具有较好的稳定性和准确性。     

基于遗传模糊算法的足球机器人射门动作控制

为了提高足球机器人的射门成功率，给出了一种基于遗传模糊算法的足球机器人射门实现方法。通过建立一个多输入多输出模糊控制器，用一套模糊控制规则控制足球机器人在实时、动态环境中完成射门动作，并采用遗传算法优化模糊规则和隶属度函数，增强了模糊控制系统适应动态变化环境的能力。考虑了轮式移动机器人的运动模型，将更符合实际情况的左右轮速度作为模糊规则内输出。在仿真和全局视觉足球机器人平台上对该算法进行了验证，实验结果证明了方法的正确性。     

一种全向滚动球形机器人的动力学分析与仿真

研究了一种全向滚动球形机器人的动力学建模、分析与仿真方法．根据机器人所受的非完整约束,建立了其运动学模型．根据机器人的结构特征和Lagrange-Routh方程,建立了其动力学模型,给出了消去未知Lagrange乘子的策略．得到了该球形机器人的完整动力学模型,即控制机器人运动的强耦合二阶微分方程组．建立了描述该球形机器人完整动力学方程的仿真模型．运动实例的动力学分析和仿真结果验证了该方法的有效性．