基于主动试探的微小型爬壁机器人步态控制

针对欠平滑壁面上微小型爬壁机器人吸盘足吸附失败后的自主行为控制问题,根据机器人的结构设计及运动步态特点,提出基于主动试探的机器人吸盘足着地点自主选择步态控制方法。分析机器人的三种运动模式,以及直线运动和转向运动的基本步态。定义机器人的状态矢量,建立机器人吸盘足的有限状态机模型和状态转移图,并按“就近”原则设定状态转移函数的优先级。以上述研究为基础,提出在缺少壁面环境信息条件下的机器人步态控制主动试探方法。对步态控制方法进行仿真分析,并在实验室模拟环境和实际的飞机外表面环境进行试验验证,结果表明,所提出方法对于改善机器人的控制性能和提高机器人的自主能力是可行和有效的。     

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。     

爬壁机器人的研究现状

随着移动机器人的迅速发展,壁面爬行机器人得到了各界的高度重视,并在很多领域得到了广泛的应用。通过对现有爬壁机器人的相关应用进行分析,根据其吸附方式、移动结构、驱动方式等介绍了目前爬壁机器人的种类和研究现状。由于存在跨越障碍未能从根本上克服的问题,因此目前爬壁机器人离大规模的应用仍然存在一定的差距。但随着吸附技术、机器人传感技术的飞速发展以及电池能量密度的不断增加,不再局限在有限的空间,拥有一定自主决策能力、不再有电缆的爬壁机器人将是未来的发展趋势。     

仿壁虎爬壁机器人的结构及其控制系统研究

该文主要对仿壁虎爬壁机器人的结构以及其控制系统进行了介绍和讨论.仿壁虎爬壁机器人采用对称式的结构,采用形状记忆合金丝作为仿壁虎机器人的驱动元件.利用单片机对形状记忆合金的通电加热进行控制,从而实现对仿壁虎爬壁机器人的运动控制.该机器人结构简单,外形尺寸小,重量轻.     

履带式船舶除锈爬壁机器人关键机构设计

研制了一种履带式船舶除锈爬壁机器人.该机器人本体和负载质量较大,对吸附机构的驱动性能要求较高.设计了爬壁机器人吸附机构,选择了磁性材料、确定了磁路结构并实现橡胶封装;设计了爬壁机器人传动机构,选择了传动方式,确定了链条张紧装置;选择了关键驱动部件.样机试验表明,爬壁机器人结构和工艺设计合理,工作状况良好.     

五足爬壁机器人

介绍一种可以爬壁行走,具有原地转向功能的微小型机器人。该机器人的行走部分采用了二一二布局方式的五足步行机构。文中的实例分析了该机器人的工作原理和技术实现。     

仿生爬壁滑翔机器人样机的设计与实验研究

针对多足攀爬机器人运动速度低、稳定性差、回收困难等问题,对飞鼠等四足攀爬滑翔生物体态构型和运动机理进行了分析,提取了飞鼠滑翔控制的波动步态模型,提出了一种多模式运动模型。构建了爬壁机器人模型和样机,并在仿生爬壁机器人的基础上初步构建了滑翔机器人样机;利用流体仿真软件FLUENT,确定了滑翔机器人升阻力系数、俯仰力矩与俯仰角之间的关系,以及稳定滑翔速度等参数;通过滑翔实验对仿真实验结果进行了验证。研究结果表明:滑翔机器人可以通过翼膜形状改变其气动特性,实现俯仰、滚转、偏航等姿态调整,维持滑翔过程的稳定性和有效性。     

两足步行爬壁机器人控制系统的研究

本文提出了一种新的具有七个自由度的两足爬壁机器人，该爬壁机器人具有重量轻，控制精度高，速度快等特点。     

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。     

12自由度双足机器人的开发与步态规划研究

针对一种新型的仿人型12自由度双足机器人,首先介绍了其基于Solid Works的机械结构设计,具体阐述了双足机器人机械主体的组成、自由度配置以及其拟人关节和传动机构的设计;构建了双足机器人基于D—H坐标系的运动学模型。而后重点研究了一种离线的步态规划方法,其核心思想是将双足机器人的前向步态和侧向步态分别简化为七连杆模型和五连杆模型,分别加以几何约束分析,然后在Z坐标相等的情况下合成三维步态;最后通过ZMP方程来检验并在Matlab环境下进行仿真,验证了所述规划方法的有效性。     

一种求两足机器人运动学逆解的解析方法

在两足机器人的上身建立基坐标系,给出了一种解析方法,并用这种方法进行步态规划,通过仿真实验验证了该方法的正确性。同时没有把运动分解到横向面和纵向面以简化计算,而是一种完全3维的运动学分析方法,可以处理机器人任意复杂的下肢运动。该方法适用于目前常见的两足机器人自由度布置方式,因此具有一定的通用性。     

铁锰硅铬镍形状记忆合金的形状记忆效应

在铁基形状记忆合金中加入铬和镍以增加合金的形状记忆效应和提高其耐腐蚀性。较详细地研究了合金成分、预变形方式及训练对FeMnSiCrNi合金形状记忆效应的影响。结果表明：Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni成分的合金具有较佳的形状记忆效应；合金的形状记忆效应随预变形量的增加而下降；合金经训练后形状记忆效应大幅度提高，特别是第一次训练的效果最显著。     

小型双足机器人设计及步态规划

针对现有仿人机器人造价高的缺点,文中设计了一款低成本的小型双足机器人研究平台.根据仿生学原理确定机器人的比例尺寸,根据机器人的功能要求确定其自由度配置,选择了合适的材料和驱动元件.对所设计的机器人进行了步态规划,并在仿真软件中对机器人静态步行进行了仿真.     

双足溜冰机器人运动原理与运动学分析

利用轮滑原理，研制出双足腿轮式溜冰机器人。针对机器人自由度较多，不存在固定基座，常规的方法不宜进行其运动学分析的困难，引入右脚等效滚轮相对于参考坐标系的坐标转换矩阵，建立了双足溜冰机器人统一的运动学模型，推导了机器人正逆运动学公式。通过步态规划仿真实验，验证了运动学模型及其推导公式的正确性。     

Biped Robot with Triangle Configuration

A new biped robot with a triangle configuration is presented and it is a planar closed chain mechanism.The scalability of three sides of the triangle is realized by three actuated prismatic joints.The three vertexes of the triangle are centers of three passive revolute joints coincidently.The biped mechanism for straight walking is proposed and its walking principle and mobility are explained.The static stability and the height and span of one step are analyzed.Kinematic analysis is performed to plan the gaits of walking on an even floor and going upstairs.A prototype is developed and experiments are carried out to validate the straight walking gait.Two additional revolute joints are added to form a modified biped robot which can follow the instruction of turning around.The turning ability is verified by experiments.As a new member of biped robots,its triangle configuration is used to impart geometry knowledge.Because of its high stiffness,some potential applications are on the way.     

两足机器人JFHR的参数化步态设计

在建立两足机器人前向平面七杆动力学模型和侧向平面五杆动力学模型的基础上 ,对机器人的步态用步速、步长和跨高三变量进行了参数化设计 ;根据两足机器人动态步行稳定性的条件 ,利用上身的前后摆动和左右晃动分别对前向平面和侧向平面进行动态补偿 ;通过对迈步腿质心进行抛物线运动规划 ,使两足机器人在动态步行时达到侧向自平衡 ,从而消除了前向和侧向模型的偶合误差 ;最后 ,对两足机器人的步态用一组参数进行设计 ,并进行了动态仿真。     

形状记忆合金在六足步行机器人中的应用

论文利用形状记忆合金（Shape Memory Alloys,简称SMA）作为驱动元件,并且通过单片机控制电流的通、断来控制其动作,设计制作出六足步行机器人,给出了这种机器人的具体设计、制作方案,包括该机器人的运动原理、设计要点、结构组成和控制方式.     

双足机器人步态规划与运动学仿真研究

针对双足机器人数学描述复杂、机器人运动学分析较为困难的问题,建立了机器人的运动学模型,提出了一种基于ZMP判据的两步步态规划方法,对机器人的前向运动进行了步态规划,采用工程上广泛应用的三次样条插值的方法得到机器人关节的运动轨迹.利用Matlab软件中的Sim Mechanics工具箱建立机器人仿真模型,仿真结果验证了步态规划的可行性,为机器人样机的研制提供理论依据.     

面向水下无声推进的形状记忆合金丝驱动柔性鳍单元

水下无声推进是潜器追求的理想目标,但几乎所有成熟的潜器都应用螺旋桨推进,噪声较大,推进效率随航度变化波动大,限制了潜器的应用.基于大多数鱼类和鳍波动推进时的乌贼的游动基本动作为柔性弯曲这一事实,从软体动物乌贼的鳍结构获得启发,借鉴其肌肉性静水骨骼原理,提出并研制嵌入形状记忆合金丝驱动的仿生柔性鳍单元,对柔性鳍单元进行转角理论分析及水中弯曲、回复试验,研制并试验基于柔性鳍单元的微型机器鱼.柔性鳍单元通过电流驱动,以模块化形式安装,实现身体/尾鳍推进、胸鳍波动推进等功能.柔性鳍单元为动作无噪声,转角大,无相对移动的机械部件,具有足够的输出力,结构简单,隐蔽性好,可实现水下无声仿生推进,在微小型水下机器人上应用具有优势.     

SMA驱动的微型双三足步行机器人作方位运动的研究

对第一代形状记忆合金（SMA）驱动的微型六足步行机器人进行了改进，创新设计了双三足机器人的身体传动关节，并首次提出组合偏动SMA驱动器，使机器人的刚性躯体柔性化，从而实现了微型双三足步行机器人（MDTWR）的全方位运动。