基于ZMP和实时检测的机器人步行研究

介绍了仿人二足步行机器人步态规划的分类，采用了其中基于运动学和动力学方法的步行和基于人类行走数据的步行相结合的方法。以ZMP判据为依据，提出了仿人机器人的动态步行的一种规划方法，同时还在步行过程中，通过处理力／力矩传感器获得的数据。计算出实际ZMP，然后进行ZMP的实时调整以保证步行的速度和稳定性。     

基于ZMP点的两足机器人步态优化

采用身高、速度和步长等六个参数描述两足机器人动态步行 ,并进行了定量分析 ;然后利用面向对象思想完成牛顿 -欧拉算法的计算机实现 ,进而求出机器人动态行走时的 ZMP点 ;最后 ,以 ZMP点为目标函数用遗传算法对步态进行了优化 ,其结果证明算法的有效性。     

一种双足机器人变结构控制的ZMP补偿优化方法

针对双足机器人系统,设计了一种变结构轨迹跟踪控制器。基于双足机器人系统ZMP(zero moment point)方程和实际ZMP信息,提出一种ZMP补偿优化方法,通过在线实时调整机器人躯体重心竖直方向上的位置来补偿回复稳定姿态所必需的力矩,最终产生修正的ZMP轨迹。12自由度的双足机器人动力学仿真验证了所提出优化方法的鲁棒性和适用性,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。     

载人两足步行机器人步态规划

载人两足步行机器人是一种为残疾人设计,用来替代轮椅和假肢的新型步行机器人。由于其关节自由度较多,可以通过自身的调节来保持纵向及横向的平衡,从而保证动态步行的平稳,但也因此使得零力矩点(ZMP)的计算上出现耦合现象,为ZMP轨迹的精确规划带来困难。从重心的轨迹入手,通过约束重心z向坐标实现载人两足步行机器人纵向与横向的分离,进而以重心的轨迹为基础,确定了机器人行走姿态,并通过简化模型计算支撑脚关节扭矩来评估步态规划的正确性与合理性。     

管道机器人跨井机构的设计与研究

针对下水管道内部管道存在沉井问题,设计出具有跨越沉井功能的管道机器人。首先,根据机器人跨越沉井的工作原理和特点,创建升降机构的三维模型; 其次,建立机器人跨越沉井时支撑装置的力学模型,推导出支撑装置的应力和应变公式; 最后,对支撑装置受力过程进行仿真,验证了应力和应变公式的正确性,为管道机器人后续的优化提供基础。     

矿用外骨骼机器人的稳定性研究

稳定行走是外骨骼机器人研究的一个关键问题，也是实现其他功能的根本前提。基于人体步态研究和双足机器人ZMP（零力矩点）理论，推导出ZMP的计算公式；通过Adams软件仿真和外骨骼穿戴实验得出平地行走、越障两个特征动作下的人体和外骨骼人-机系统的ZMP轨迹；分别对比同一动作下的人体和外骨骼人-机系统的稳定裕度研究外骨骼人-机系统的稳定性。仿真和实验结果表明：外骨骼人-机系统稳定裕度较人体差，但完全可以满足平地行走、越障两个动作的稳定性要求。     

基于遗传算法优化的仿人足球机器人步态规划研究

针对机器人足球比赛的特点及实现仿人足球机器人稳定快速步行的要求,提出了一种基于遗传算法优化的步态规划方法。首先,分析了仿人足球机器人一个完整步行周期的运动过程,根据步行中髋关节运动连续和踝关节运动间断的特点,分别采用三次样条插值与高次多项式插值进行了轨迹插值;其次,以零力矩点（ZMP）稳定裕度为参数构造了目标函数;最后,利用遗传算法（GA）对规划的步态进行了优化,从而得到了ZMP稳定裕度相对较大的稳定步态。仿真结果表明,该方法规划的步态能实现仿人足球机器人更稳定地步行。     

两足步行机器人步态及运动稳定性分析

讨论分析了两足步行机器人的步态及运动稳定性,运动动力学方法对步行机的ZMP点进行计算,得出两足步行机器人保持静态稳定行走的必要条件.     

两足机器人步行运动参数对单足支撑期ZMP点影响的研究

在两足步行机器人的研究中,一般将零力矩点(ZMP点)的位置与支撑范围的关系作为判别其步行稳定性的依据.提出一种通用的方法,来分析两足机器人的步行运动参数对ZMP点位置的影响,并通过对机器人单足支撑期运动的计算机仿真,试图得到步行运动参数的变化对稳定性影响的规律,以期对机器人动态步行的稳定性设计提供实用的参考.     

两足步行椅机器人的稳定性研究

文章针对两足步行椅机器人介绍了其步态规划中步行稳定性的计算方法。以前向运动为例,详细讨论了先进行姿态规划并计算出机器人各部分位姿,然后利用ZMP理论求出其步行的稳定裕度的方法,通过计算机仿真验证了这一计算方法的有效性。     

基于自适应结构的仿袋鼠机器人脚部研究及设计

根据袋鼠的生物结构特征,建立了仿袋鼠跳跃机器人的刚柔混合模型。利用自适应结构的可控性,将其应用于仿生跳跃机器人领域,来实现跳跃机器人在不同跳跃速度下的脚部轮廓变形以及在跳跃过程中脚部的变形。在SolidWorks中建立自适应结构脚的三维模型,运用拉格朗日方法建立机器人动力学方程,在此基础上,用ZMP法建立其落地稳定性的求解方程。结合实例仿真结果表明:具有自适应结构的变形脚有助于提高机器人在着地过程中的落地稳定性,增大起跳时间和调整起跳角度。     

两足步行椅机器人步行参数对稳定性的影响分析

两足步行椅机器人是一种替代轮椅或假肢、为残疾人服务的助残机器人。这类机器人在复杂的使用条件下,各种参数对步态规划及其稳定性的影响分析研究具有重要意义。本文首先根据与步态规划密切相关的机械结构特点、自由度以及关节配置等建立了步行椅机器人的简化模型以及步态规划的算法,然后基于ZMP理论和稳定裕度的概念,确立了主要步行参数与稳定性之间的关系,提出了动态步行的稳定性判据,分析了步态规划中步行参数对于稳定性的影响,并给出了在不考虑参数间耦合影响的前提下步态规划中参数选择的合理范围。     

双臂手移动机器人地面行走的研究

分析了双臂手移动机器人的系统配置及地面行走的步态规划方法;推导了实际机器人和虚拟样机中的ZMP测量方法;为实现稳定行走,提出了一种基于ZMP误差的针对关节角的步态补偿方法;最后,利用Adams与Matlab/Simulink进行了机器人虚拟样机联合仿真实验,得到各关节驱动力矩曲线、补偿关节角曲线,验证了步态补偿方法的正确性和双臂手机器人的地面移动能力。     

一种简单的行走助力机器人的设计与仿真

行走助力机器人是近年来兴起一新的研究领域,它属于特种机器人的范畴。行走助力机器人可以增强人体下肢的力量,可以为老年人、残疾人、士兵和消防员等提供增强行走能力的服务。在本篇论文中,首先是在分析人体行走特定的基础上设计了一款简单的行走助力机器人,并通过运动学逆求解得到了各个关节的角位移计算方程。然后采用微分变换法来求取雅可比矩阵来对速度运动学进行分析。最后采用Pro/E和ADAMS对机器人进行了动力学仿真,并对仿真中出现的问题和测量所得曲线进行了分析。     

Walking pattern generation employing DAE integration method

A stable walking pattern generation method for a biped robot is presented in this paper In general, the ZMP (zero moment point) equations, which are expressed as differential equations, are solved to obtain a stable walking pattern However, the number of differential equations is less than that of unknown coordinates in the ZMP equations It is impossible to integrate the ZMP equations directly since one or more constraint equations are involved in the ZMP equations To overcome this difficulty, DAE (differential and algebraic equation) solution method is employed The proposed method has enough flexibility for various kinematic structures Walking simulation for a virtual biped robot is performed to demonstrate the effectiveness and validity of the proposed method The method can be applied to the biped robot for stable walking pattern generation     

类人机器人复杂运动的状态转换规划方法研究

提出一种针对类人机器人复杂运动的状态转换规划方法。该方法采用状态空间描述机器人的动作序列，以ZMP稳定判据对运动中的状态节点进行稳定性分析，采用多项式插值的方法实现状态之间的转换，对不满足稳定性要求的插值轨迹采取增加状态节点重新修正的方法，从而完成类人机器人的运动规划。机器人的起立过程的仿真结果表明，该方法简单可行、有效。     

基于ZMP法的仿袋鼠跳跃机器人着地阶段运动稳定性分析

基于仿袋鼠跳跃机器人五刚体机构模型,运用拉格朗日法,建立了跳跃机器人系统着地阶段的动力学方程,采用ZMP法研究了仿袋鼠弹跳机器人的运动稳定性,提出了其着地运动稳定裕度的计算方法和判据;采用Matlab仿真工具,结合实例分析,对机器人着地阶段各关节驱动力矩以及ZMP点的变化情况进行了仿真,并提出了改进刚性模型着地运动稳定性的方法。仿真结果表明:ZMP法在此模型上分析是有效的。     

半步行移动机器人的动力学建模

对半步行移动机器人行走机构的结构进行了分析。应用方向余弦矩阵理论和牛顿-欧拉动力学理论建立了机器人步行时的动力学模型，为机器人的结构优化设计提供了理论依据和为机器人的控制算法提供了数学模型。     

基于柔性多体动力学的机械臂结构优化设计

针对柔性关节对工业机器人动力学特性的影响,基于“转子-扭簧”模型和有限元法,研究关节刚度对机械臂固有动力学特性的影响规律;考虑臂杆柔性和关节柔性,建立了机械臂多柔体动力学有限元模型,以机械臂轻量化为设计目标,以末端总位移量为约束条件对机械臂结构进行优化。研究结果表明,不同关节刚度对机械臂各阶固有频率的影响不同,优化后的机械臂载重/自重比增大,刚度和强度均得到提高,整体动力学性能明显提高。