基于主支撑腿运动优化的仿人机器人快速步态规划算法

提出一种基于主支撑腿运动优化的快速步态规划算法,利用快速动态步行的特点,规划ZMP(Zero Moment Point)适时地离开质心投影并始终停留在稳定的支撑区域内．规划过程中考虑了仿人机器人摆动足触地时的碰撞,整个步态产生于深度的优化过程．     

仿人机器人视觉导航中的实时性运动模糊探测器设计

针对仿人机器人视觉导航系统的鲁棒性受到运动模糊制约的问题,提出一种基于运动模糊特征的实时性异常探测方法. 首先定量地分析运动模糊对视觉导航系统的负面影响,然后研究仿人机器人上图像的运动模糊规律,在此基础上对图像的运动模糊特征进行无参考的度量,随后采用无监督的异常探测技术,在探测框架下对时间序列上发生的图像运动模糊特征进行聚类分析,实时地召回数据流中的模糊异常,以增强机器人视觉导航系统对运动模糊的鲁棒性. 仿真实验和仿人机器人实验表明：针对国际公开的标准数据集和仿人机器人NAO数据集,方法具有良好的实时性（一次探测时间0.1s）和有效性（召回率98.5%,精确率90.7%）. 方法的探测框架对地面移动机器人亦具有较好的普适性和集成性,可方便地与视觉导航系统协同工作.     

基于HMCD的仿人机器人单杠运动控制策略

为完成仿人机器人单杠运动,分析了欠驱动单杠机器人Acrobot模型,并根据IHOG技术要求、实物机器人本体结构和自由度配置,提出了基于HMCD的控制策略.通过单杠视频捕捉获取人体运动数据,根据仿人机器人模型分析关键特征点、基本动作的运动数据得到的关键帧的关节角数据,经过运动学约束调整,采用插值方法生成能够应用于仿人机器人的运动轨迹.在MF-1型仿人机器人单杠实物平台上进行控制实验的成功,验证了该方法的有效性.     

仿人机器人步态规划反馈控制研究综述

仿人机器人步行稳定性是机器人领域重要研究内容之一。介绍了仿人机器人常用的步态规划方法,划分为非反馈式和反馈式的两种步态规划算法。总结了反馈式步态规划主要研究的内容,并以世界著名Asimo、HRP、KHR和Darmstad仿人机器人为例,描述仿人机器人具体反馈控制方法和过程。探讨了仿人机器人步态反馈控制中有待研究的内容。     

仿人机器人实时路径规划方法研究

为了使仿人机器人在人类生活环境中自由行走,将仿人机器人的动作离散化为指定的动作,将状态空间离散化为网格,利用立体视觉和平面提取方法建立环境地图,将仿人机器人的轮廓简化为双圆柱模型进行避障检测,最终在环境地图中搜寻代价最小的一系列可行的动作作为路径,通过仿真实验验证了方法的有效性。     

仿人机器人足迹规划建模及算法实现

足迹规划是仿人机器人运动规划领域的一个新思想.本文建立了仿人机器人足迹规划的模型,并通过构建启发式成本函数,利用A*算法予以实现.针对复杂多障碍物环境,特别提出了基于可变落地足迹数量的复合足迹转换模型的方法.仿真实验证明了规划模型和算法的有效性和完备性,规划效果达到仿人机器人在线运动规划的要求.同时,数值实验也证明了在复杂多障碍物环境下复合足迹转换模型的必要性和优越性.     

基于关键帧相似性的仿人机器人步态规划

为解决传统步态规划方法运算量大、运行时间长的问题,提出一种基于关键帧相似性的仿人机器人步态规划方法,通过对步态关键帧的相似性度量、髋关节的规划、零力矩点(ZMP)的实时校正,实现仿人机器人曲线行走步态的在线调整,调整后的步态能够较好地逼近实际ZMP曲线。实践结果表明,该方法在降低运算量的同时较好解决了仿人机器人的步态稳定及快速规划问题,并且可以减少步态选择不理想时的时间消耗。     

仿人机器人两步步态规划算法研究

为了进一步提高仿人机器人步行时的稳定性,通过对人类步行的研究,并从两足步行机的两步步态规划方法中得到启发,对仿人机器人步行也进行类似的两步规划,但由于结构上的不同,仿人机器人中采用加入上肢运动补偿的方式实现平衡.规划仿人机器人的运动姿态,然后根据零力矩点必须落在稳定区域的原则,对仿人机器人的上肢运动轨迹进行求解,通过这种加入上肢补偿的两步规划来实现仿人机器人的稳定步行.从实验结果可以看出,采用这种两足步态规划方法,在仿人机器人两足步行时,可以使机器人上肢与下肢协调运动,从而提高了步行的稳定性.     

基于能效优化的仿人机器人跑步步态优化与控制

针对高能耗导致的仿人机器人难以大规模实用化的问题,提出了一种新的仿人机器人参数化跑步步态优化方法。分析了不同跑步步态参数对仿人机器人水平、垂直方向的稳定性及能耗的影响,将机器人步态优化问题转化为对步态参数的多目标寻优问题,根据连杆模型得到机器人跑步过程中水平、垂直方向的稳定裕度及能耗表达式,并构造目标函数,采用基于对位学习的遗传算法对机器人参数化跑步步态进行多目标寻优,在保证机器人俯仰、翻滚和偏摆各方向力矩平衡的前提下降低整体能量消耗;针对传统遗传算法早熟及收敛速度慢的问题,提出基于领域知识的精细化初始成员策略,采取生成种群成员对位点的方式更新种群,以加快收敛速度;为提高轨迹跟踪性能,设计了自适应控制器,并给出了稳定性证明。仿真实验表明:该方法能有效降低能耗并保证其稳定性。     

基于ADAMS的仿人机器人步态规划算法仿真和实现

论文从便于算法分析和保护仿人机器人物理样机的角度,提出了先利用ADAMS建立虚拟原理样机系统,再进行步态算法仿真和实现的方法。并详细阐述了基于ZMP的仿人机器人步态规划算法,以及如何利用ADAMS对步态规划算法进行仿真。最后通过实验验证了仿真的必要性和有效性。     

基于实时ZMP检测的类人足球机器人步态规划

为了保证类人机器人行走的稳定性,合理的步态规划和误差补偿是最为关键的两个方面。针对研究新一代的类人足球机器人AFU2008,在步态规划方面,根据ZMP(零力矩点)稳定性原理,首先用参考轨迹法进行关节轨迹规划,然后由运动学逆解出的关节转角值对机器人舵机进行实际控制;在误差补偿方面,采用对ZMP影响较大的上体运动进行误差补偿,并针对传统的上体补偿方法的局限性,提出了允许上体高度作匀速运动的改进方法。最后通过仿真和实际实验表明:相对于传统补偿方法,新方法能够更加明显减小机器人的ZMP误差,提高机器人ZMP的稳定裕度,使得类人机器人可以稳定快速的行走。     

CAN总线在仿人机器人运动控制系统中的应用

文章先对CAN总线进行了介绍，然后把CAN总线应用到仿人机器人中，设计出一种适合仿人机器人的分布式运动控制系统，并给出了详细的设计过程。整个控制系统层次清晰，结构灵活，对仿人机器人的进一步发展具有积极的作用，同时为现场总线在仿人机器人中的应用提供了重要的参考。     

基于模糊逻辑的轮式移动机器人运动控制的设计与研究

主要对四轮移动小车的运动轨迹控制部分进行研究,采用模糊控制方法,控制各个电机的功率和转向,实现四轮小车转速较大范围误差调节．加快电机启动速度。达到控制平滑和节能的目的,使运动控制系统兼顾实时性高、稳定性强等设计要点：并可通过模糊控制规则库的扩充,提高小车的灵活性。对运动状态进行闭环控制．通过测量脉冲数检测小车是否按所接收指令运动,以达到一定的控制精度,保证小车运动达到预期目的。     

基于模糊逻辑的轮式移动机器人运动控制的设计与研究

主要对四轮移动小车的运动轨迹控制部分进行研究,采用模糊控制方法,控制各个电机的功率和转向,实现四轮小车转速较大范围误差调节,加快电机启动速度,达到控制平滑和节能的目的,使运动控制系统兼顾实时性高、稳定性强等设计要点;并可通过模糊控制规则库的扩充,提高小车的灵活性。对运动状态进行闭环控制,通过测量脉冲数检测小车是否按所接收指令运动,以达到一定的控制精度,保证小车运动达到预期目的。     

基于螺旋模型的仿人机器人步态参数优化算法

步行运动是仿人机器人运动控制的关键环节之一.为了实现快速、稳定的步态,在协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES)的基础上,文中提出仿人机器人螺旋模型算法.在步行优化过程中,将优化任务先划分为3个子任务,按照优化目标分别挑选参数加入相应优化组,同时构建CMA-ES优化器.根据不同的学习目标设计每个CMA-ES优化器,在前一优化组优化结果基础上结合新的需求进行螺旋迭代优化,最终达到既定的学习目标,获得最佳参数值.文中算法应用在HfutEngine仿真3D球队中,机器人的相关步态测试数据显示算法效果较佳.     

基于干扰观测器的机器人关节控制

提出了基于干扰观测器的仿人机器人关节控制方法。在建立仿人机器人单关节物理模型的基础上,设计了相应的干扰观测器和控制器,解决了关节控制中时变非线性的重力力矩对控制性能的影响。与PID控制器进行性能比较,并探讨了关节模型摄动对干扰观测器的影响,仿真结果表明该方法在仿人机器人关节控制中的可行性和有效性。     

基于CAN总线的仿人机器人传感器系统的设计与实现

传统的机器人传感器系统一般都与主控制器并在一起,并且全身各个传感器都直接与主控制器相连,这使得机器人内部连线数量大大增加,增加了故障发生率。针对此类问题,文中提出了基于CAN总线的仿人机器人传感器系统,该系统独立于主控制器,可对传感器的信息进行采集分析,并将数据通过CAN总线发送到主控制器。不仅获得了机器人常用的传感信息,更重要的是采用CAN总线作为通讯方式,大大减少了仿人机器人内部的连线数,因而提高了整个系统的可靠性。     

面向任务教育机器人编程方法及实现

针对传统教育仿人机器人面向过程的流程式编程不易学习、使用以及对环境适应性差的问题,设计了一种面向任务的图形化教育仿人机器人编程方法.该方法基于行为反应式的控制方式,采用有限状态机模型实现任务层和行为层的协调机制,并构建了完整的控制系统,包括上层编程环境和下层控制器.通过教育仿人机器人障碍赛的实验,说明该编程方法适用于不确定环境编程,具有模块化和开放性的特点.     

拟人机器人抗干扰行走稳定性分析

通过引入虚拟零力矩点假设,提出了一个多种外界干扰下拟人机器人的整体分析模型,分析了拟人机器人抗干扰行走的稳定性.给出了支撑多边形的计算机表达方法和失稳时旋转边界的确定方法.为了在不同的情况下保持平衡,提出了改变支撑多边形、手的支撑、改变上体重心等3种新的稳定性恢复方法.通过优化从虚拟零力矩点到旋转边界的距离,提出了恢复平衡的优化算法.通过仿真实例验证了所提出方法的正确可行性.