双足机器人稳定性生理论研究

针对双足机器人稳定性理论研究.详细介绍了ZMP的测量与计算方法,ZMP稳定性判据的概念以及适用条件,通过分析表明,ZMP稳定性判据可以应用于足球机器人、舞蹈机器人等复杂运动中,为ZMP稳定性判据在实际研究中的应用提供了理论依据.     

双足机器人的动力学分析与仿真

根据对双足行走机器人的结构和步行步态的分析,将其简化为七连杆机构,并建立了运动学和动力学方程,在设定的双足机器人行走步态条件下,计算出其运动过程中各关节的运动轨迹及所需扭矩,并对其步行时步态的稳定性和各个关节扭矩进行了分析和比较,揭示了双足机器人行走时各关节所需扭矩之间的配比关系。     

仿生双足水上行走机器人优化设计及控制方法

研究一种新型双足水上行走机器人推进机构及控制方法。借鉴蛇怪蜥蜴双足水上行走功能,分析双足机器人水上行走动力学机理;结合平面四杆机构运动和坐标转换公式,分析Watt-I型机构运动方程,用以模拟蛇怪蜥蜴的脚掌轨迹,设计双足水上行走机器人推进机构,建立机器人的虚拟样机模型并进行机构优化设计;设计机器人的中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)控制器和模糊控制器并进行参数分析,提出双足水上行走机器人的CPG-模糊控制方法,完成机器人控制系统的搭建,进行仿真验证;制作出双足水上行走样机,进行双足机器人水上行走试验,测得推进机构的作用力曲线;在平衡装置不工作和工作情况下分别测量机器人水上行走过程中的实时偏角,并进行比较。试验结果表明推进机构及控制方法满足双足机器人水上行走要求。     

双足机器人四连杆仿生膝关节的研究

机器人关节通常采用二连杆单轴关节，仿生特性不强。结合生物医学人体关节研究成果，研究了一种四连杆封闭链仿生关节；给出了一种由四连杆机构组成、智能MR阻尼器控制的多轴仿生膝关节机构；并与人腿膝关节对比分析了四连杆膝关节的仿生特点；通过多变量优化设计方法求解膝关节机构和阻尼器安装位置参数；并建立了仿生膝关节的虚拟样机，进行仿真，结果表明四连杆关节有好的仿生特性。     

基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点（ZMP—the Zero-Moment Point）方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。     

双足机器人的设计与实现

参照人的运动形式设计双足机器人的结构,运用D-H坐标方法对其机构进行分析,并为其设计了具有周期循环性的运动模式。在MATLAB软件中对双足机器人进行动力学计算,将双足机器人的三维实体模型导入到运动分析软件ADAMS中,添加约束驱动等,并输入规划好的轨迹进行仿真,再将通过仿真得出的各关节扭矩与动力学分析结果进行比较,以验证动力学计算的正确性,在此基础上实现了双足机器人物理样机的制作。     

柔性机器人的协调操作及其逆动力学控制算法

柔性协调机器人系统是一个含柔性机器人内部各杆之间,运动协调约束条件和动力协调约束条件之间,柔性机器人与负载之间,以及柔性机器人之间高度耦合的复杂非线性系统,无论在动力学建模,还是控制算法方面都要比刚性协调机器人困难得多。通过对刚、柔性机器人协调操作系统本质特性的比较,利用有限元法和Lagrange方程建立了柔性协调机器人系统的动力学模型,并以系统逆动力学任务为目标,提出了通过校正机器人名义刚性运动来达到提高系统位姿控制精度的预测校正控制算法,成功给出了平面两3R柔性臂机器人协调操作刚性负载的仿真算例。     

四腿机器人步态的稳定性研究

对四腿动物走路姿态进行分析，通过对比一种国际上机器人比赛中普遍采用的典型步态，提出了一种新的走路步态，从动力学特性角度分析说明了这种新的步态的稳定性，并定义了一个衡量稳定性能指标的量，谈性能指标是利用机器人受到的三维的合力大小来定义的，这个性能指标具有衡量稳定性的特点，并通过实验说明该步态的稳定性能。     

两轮自平衡机器人转向稳定性优化研究

由于两轮自平衡机器人具有占地小、可零半径转弯等特点,该类机器人被广泛用于个人交通工具和机器人移动平台。当两轮自平衡机器人快速转向时,由于重心较高,机器人受离心力影响容易侧向倾覆。针对两轮自平衡机器人转向稳定性进行了分析,在此基础上为传统两轮自平衡机器人增加了摇摆自由度。利用摇摆自由度,机器人可以在转向时主动配置重心位置,进而提高了机器人转向稳定性和安全性。在建立机器人动力学模型基础上,设计了摆动自由度控制器,并通过实验验证了可行性而有效性。     

关节一体化机器人动力学与阻抗控制算法研究

针对关节一体化机器人在高速复杂运动下能保持手臂平滑运动同时具有拖曳式示教的功能问题。首先利用DH法建立了转换坐标系,得到了各关节连杆的相对关系,运用弦位迭代的算法解决了手臂运动解耦问题。其次,针对关节一体化机器人空机械手的结构特点,建立了用牛顿—欧拉法的动力学方程。再次,在分析阻抗控制原理的基础上,设计了笛卡尔空间基于力的阻抗控制结构,并在关节空间实现笛卡尔空间经典阻抗控制问题。最后在机器人实验平台,基于关节转矩反馈设计阻抗控制器,并进行阻抗控制实验,实现机器人拖曳式示教功能,验证了所设计算法的有效性。     

两足步行椅机器人及其稳定性计算研究

两足步行椅机器人是一种为残疾人设计,用来替代轮椅和假肢的助残机器人.本文介绍了两足步行椅机器人的整体机构设计,并以前向运动为例,详细讨论了利用ZMP理论进行步行稳定性计算的方法,最后通过计算机仿真验证了这一计算方法的有效性.     

并联六轮腿机器人机身平稳性控制方法研究

轮腿式机器人在非结构化路面运动时,机身平稳性控制对于提高运动平稳性、降低系统能耗、提高定位与建图精度等具有重要意义.针对并联式六轮腿机器人在通过不规则地形时足端悬空、姿态倾斜、机身晃动等问题,提出一种融合足端力控制器、姿态控制器及重心高度控制器的机身平稳性控制框架.其中,足端力控制器通过阻抗控制算法抑制机器人足端受力因...     

双足机器人的鲁棒自适应复合控制器设计

针对复杂机器人对象,充分考虑系统的各种不确定因素,在不确定保守上界己知情况下,设计了全局稳定的鲁棒自适应复合控制器。控制器设计在确保高品质控制的同时,避免或减少了参数漂移、保守鲁棒增益及控制系统抖振等问题,从理论与实际的角度提高了控制器的鲁棒性和实用性。仿真实验验证了提出优化方法的有效性,而且机器人能在一定范围外力的干扰下回复稳定姿态步行。     

双足欠驱动机器人能量成型控制

研究欠驱动双足机器人在3D空间稳定行走控制器。建立双足机器人的3D动力学模型,通过构建概循环拉格朗日函数,把欠驱动双足机器人的3D动态系统解耦成前向和侧向部分。针对前向2D欠驱动部分设计势能成型和动能成型控制器,为了求解能量成型控制器,将匹配方程分解成分别与角度和角速度相关的两个子条件,再将非线性偏微分方程变为线性偏微分方程,求解出能量成型控制器对前向行走进行控制,使前向行走获得稳定且具有仿生特点。对侧向部分采用零动态控制,在保证侧向稳定同时,还满足系统的动态解耦条件。对不同步长行走进行仿真试验,仿真结果表明,动态步行收敛于稳定的极限环,步态符合仿生规律,验证了所提出理论的可行性和有效性。     

双足溜冰机器人控制系统设计

依据仿生学原理设计了轮腿混合结构从动轮式双足溜冰机器人,在简要介绍其原理结构基础上,结合舵机运动特性详细阐述了以PC机为上位机,多个单片机为下位机无线控制系统的设计思路和和过程。实验验证了控制方法和和控制系统的可行性和正确性。     

双足机器人CPG控制研究

根据动物运动机制,提出了基于中枢模式发生器（central pattern generator,CPG）的双足机器人运动控制方法;采用Kimura神经元振荡器模型设计了双足机器人的CPG控制网络架构,分别用于控制双足机器人的髋关节、膝关节和踝关节。通过Matlab仿真和实体实验,验证了所设计的机器人CPG网络架构及双足机器人CPG控制方法的可行性和有效性。     

四足步行机器人稳定性研究综述

综述了国内外四足步行机器人的发展状况和研究成果,论证了机器人稳定性是机器人研究的关键技术,针对当前存在的技术分析及算法都很难达到很好的稳定效果的问题,提出一种新的研究足式机器人稳定性的力位混合控制方法.     

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。