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.     

四足步行机器人稳定性分析

基于四足步行机器人模型对机器人的瞬时质心坐标进行了计算,得出了瞬时质心的运动规律,分析了各质量模块对机器人质心坐标的影响,对比了瞬时质心位移与几何中心位移的相对关系。给出了四足步行机器人静步态稳定性判定的公式,计算了基于瞬时质心的稳定裕度,并对稳定裕度进行了对比分析。     

四足步行机器人稳定性分析

基于四足步行机器人仿真模型对机器人的瞬时质心坐标进行了计算,获得了四足步行机器人直行步态下瞬时质心的运动规律,分析了各质量模块对机器人质心坐标的动态影响,对比了瞬时质心位移与几何中心位移的相对关系。给出了四足步行机器人静步态稳定性判定的公式,计算了基于瞬时质心的稳定裕度,对比分析了基于瞬时质心和基于几何中心的稳定裕度,提出基于几何中心的稳定裕度计算可以减少计算量,提高响应特性,适合实时静步态控制情况下应用,基于瞬时质心的稳定裕度可以得到稳定裕度的精确值。     

四足侦察机器人的设计与研究

针对便携式、微型化多地形适应型侦察设备的迫切需求,从仿生的角度设计出了一款四足侦察机器人。在确定采取外肘内膝总体对称布置后,首先完成了机器人腿部、支架和外壳等机构和结构件设计;随后对其中的腿部支撑、传动减振和关节驱动函数进行了设计说明;最后在动力学仿真软件中对四足机器人腿关节运动、整机运动、足端运动进行了运动学分析和慢跑步态的动力学分析,证明该机器人在运动平稳性和速度稳定性方面能够满足侦察设备的要求。     

平面四足步行机器人结构设计

设计了一种平面四足步行机器人原理样机,用以验证一种用于平面复杂地貌的行走方式。该机器人由四个伸缩式步行足组成,末端带有弹性足端,可以在支撑杆的协助下沿着圆形模拟复杂地貌行走。该样机采用四个可以实现两维平面运动的步行足构成,用于验证平面步行的期望落地步行方法。利用DSPACE半平台对机器人足部运动轨迹进行实验,结果表明,该样机的设计完全合理。     

四足机器人结构设计与运动学分析

通过对四足哺乳类动物的结构简化,确立四足机器人结构框架,并建立该机器人的运动学模型.对四足机器人的关节运动进行轨迹设计,同时利用ADAMS软件建立四足机器人的虚拟样机,仿真结果验证了运动学数学建模的正确性及结构设计的合理性.     

四足机器人结构设计与仿真分析

利用Pro/E设计了四足机器人简化模型,应用ADAMS对4种常见关节形式的模型进行了仿真对比,找出内膝肘式是四足机器人trot行走最稳定的一种模型。并对内膝肘式四足机器人模型进行了运动学仿真,为详细的结构设计和控制提供了方便。     

液压驱动的四足机器人控制系统研究

针对四足机器人采用液压驱动,且驱动单元较多等特点,首先分析液压系统,之后提出将机器人的控制系统分为两层,主控制系统和从控制系统.采用嵌入式控制器设计控制系统,主控制器采用S3C2240,从控制器采用LPC2210.     

基于ARM的四足机器人分层控制系统

为了实现对具有步行、滑行复合运动的四足机器人的良好控制,实现该机器人的模块化和功能的扩展性,采用了分层控制体系架构来实现机器人的控制。使用单片机来实现舵机的实时驱动控制,使用ARM9实现传感器的采集和信息的处理．在PC机上利用VC＋＋实现图形界面的设计。     

四足机器人爬行步态的正运动学分析

讨论了四足机器人TITAN—Ⅷ爬行步态的自然约束条件,推导了机器人冗余驱动变量和独立驱动变量之间的位置和速度关系,求解了机器人机体位置和速度的运动学正解。分析表明,只要机器人机体面保持与脚底接触面平行,机器人就能够实现在不平地面上的全方位爬行,而且该正运动学的求解需要解一个一元十六次高阶代数方程。逆运动学分析以及试验都验证了正运动学的求解结果。     

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.     

基于虚拟样机技术的四足机器人结构设计

四足机器人属仿生机器人,产品设计要经过周而复始的设计-实物试验-再设计过程,才能达到要求的性能。本文采用虚拟样机技术对四足机器人进行结构设计,通过在虚拟样机系统中加入零件的物理信息(如材料种类、密度、关节摩擦,接触力等),在ADAMS环境下,对虚拟的四足机器人进行运动仿真。仿真试验发现机器人膝关节所受冲击力过大,因此改进方案,重新设计腿部结构。改后结构的仿真试验表明:新结构明显的减小了机器人运动中所受的冲击力,体现了虚拟样机技术在四足机器人结构设计与功能模拟一体化,便于提出优良设计方案的优势。     

基于四足机器人的运动学分析与仿真

四足机器人具有灵活机动的特性和跨越地形障碍方面的巨大优势,被广泛应用在野外环境作业并发挥重要的作用。基于四足机器人的仿真涉及机器人设计、受力和运动以及控制方法等各方面,具有创新意义和实用价值。文中综合利用三维建模、基于Tort步态的模拟等方式对四足机器人进行了仿真研究。通过对仿真结果的分析,得到四足机器人对角小跑步态的位移、速度、加速度,关节角速度、角加速度、关节力矩,地面作用力等的变化规律。     

仿生四足机器人控制系统设计

针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化的设计思想开发了相应的系统软件。从而构成了一套体积小、功耗低、集成度高、实时性好的硬件控制系统平台。在该控制系统中,通信模块应用双口RAM技术及CAN总线网络实现各层之间实时有效的信息传递。最后,分别进行了CAN总线通信测试实验和电机控制性能测试实验。实验结果表明,该控制系统工作性能稳定、信息读取可靠、动态响应快捷,能够很好地满足仿生四足机器人的运动控制要求。     

基于视觉的四足机器人彩色目标的识别

视觉系统是robocup四足组的重要组成部分,场上所有信息均通过视觉系统采集和传递。因此如何高效准确的处理彩色图像信息是整个视觉系统的关键问题。这里使用了一种改进了的基于阈值的颜色判定法,并采用游程连通性分析法进行彩色区域分割,从而达到了使机器人准确快速认知当前环境的目的。     

四足步行机器人研究现状及展望

文章对国内外四足步行机器人研究现状进行了综述,归纳分析了四足机器人研究的关键技术,井展望了四足机器人的发展趋势。     

四足滑冰机器人直线运动规律研究

为研究四足滑冰机器人直线滑行运动时关节驱动参数对运动速度的影响,首先建立了机器人运动的物理模型,对运动原理进行了分析;然后采用将Matlab理论分析和ADAMS运动仿真相结合的方法,绘制了不同驱动参数和腿部关节运动协调参数下的速度曲线。最后,通过对比曲线,总结出了驱动参数和腿部关节协调参数对机器人运动速度的影响规律。研究结果表明,驱动参数和腿部关节协调参数的选择对机器人运动速度影响颇大。该研究为以后机器人的控制研究提供了依据。     

仿生四足机器人的仿真研究

为了适应复杂多变的山地环境和载重要求,以生物马为原型设计了一种四足仿生步行机器人。首先在虚拟样机软件中建立结构模型,用虚拟样机技术对机器人的运动状态进行仿真和验证,通过改进符合哺乳动物运动规律的驱动函数以提高机器人的运动灵活性,使其达到设计的步速,然后使用有限元分析软件对其在所受最大冲击力处进行分析以验证结构的可靠性。     

浅析BigDog四足机器人

根据BigDog四足机器人目前已经公开的技术资料,对BigDog机器人的整体概况和主要核心技术点进行了分析。机械系统重点分析了BigDog的结构特性和运动特性,以及由此产生的高功率密度问题;通过剖析BigDog液压驱动系统基本构成,发现结构仿生的缺陷限制了BigDog机动性能的进一步提升。研究表明,复杂地形条件下BigDog的运动控制首先取决于姿态的检测和地形的感知,姿态安全是BigDog实现持续纵向运动的前提条件。基本行走控制算法研究表明,液压系统的输出特性,能良好地满足BigDog的动力需求;通过几种典型的运动状态分析,对BigDog的控制实现过程进行了诠释。因非结构化环境移动机器人的智能性主要取决于导航系统的设计,故重点分析了BigDog的导航系统,特别是全自主导航部分。最后结合课题组四足机器人的研究经历,对四足机器人的研发提出了一些建议。     

新型四足机器人步态仿真与实现

研究一种背部带关节的新型四足机器人,通过三维建模软件Pro／E和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了四足机器人虚拟样机,规划了四足机器人的步态,并且利用AD-AMS仿真软件对该四足机器人进行了步态仿真,同时利用单个AT89C52单片机成功实现对四足机器人5个舵机的独立控制以及舵机的速度控制。仿真与实验结果表明四足机器人能够根据设计步态实现直线行走。