六足机器人步态仿真与实验研究

针对各应用领域对具有复杂环境适应能力的行走机器人的需要越来越大的现状,从灵活性和稳定性入手设计仿生六足机器人,通过规划机器人的运动步态,分析多自由度在运动过程中的突出优点,并研究不同运动步态下各转动关节的转矩随时间的变化关系,将软件模拟和样机测试所得数据相互参照,对机器人的实际运动能力进行检测,验证仿生六足机器人结构的合理性和运动的可行性,为仿生六足机器人物理样机的进一步研制提供理论依据。     

基于步态规划的六足机器人运动学分析与计算

分析六足机器人的侧倾、俯仰、偏航变化情况,验证步态规划的正确性。对设计的六足机器人进行运动学分析,计算机器人运动学的正解和逆解,分析六足机器人运动的时序图,利用五次多项式对机器人足端轨迹进行步态规划。在ADAMS中对机器人进行了运动仿真,得到了运动过程中的RPY角。最后制作了六足机器人样机,测试运行过程中的RPY角。仿真和样机测试结果表明：机器人在步态运动过程中,RPY角度在前进方向上误差最大不超过1°,验证了运动学计算和步态规划的正确性。     

基于步态规划的四足机器人运动学分析与研究

对四足机器人进行运动学建模和分析,推导运动学的正解和逆解;然后基于五次多项式对机器人足端轨迹进行了步态规划,计算了四足机器人对角步态和三角步态的驱动函数。在仿真软件ADAMS中对三角步态和对角步态进行仿真。最后制作了样机,并对样机进行了测试。通过研究三角步态和对角步态的仿真结果和样机测试结果,验证了理论推导计算的正确性。     

基于步态规划的四足机器人运动学分析和仿真

利用三维设计软件设计四足机器人的整机结构.对四足机器人进行了数学建模和数学计算,利用公式计算了运动学的正解和逆解,用MATLAB进行了仿真验证对比.对机器人基于对角步态和三角步态进行步态规划,推导和计算了四足机器人四条腿各个关节的转动角度.利用ADAMS进行了步态的仿真,仿真结果符合预期设计.计算和仿真结果为物理样机的...     

仿壁虎机器人地壁过渡的步态规划

设计并研究了一种具有柔性多杆机构腰部和尾巴的仿壁虎机器人结构,通过对该机器人地壁过渡阶段研究,规划了一种仿壁虎机器人地壁过渡步态;并利用ADAMS对仿壁虎机器人进行了地壁过渡步态规划仿真;仿真结果表明:所设计的仿壁虎机器人结构是合理的,且地壁过渡步态规划方法是可行的。     

变腔室气动软体机械手结构设计与实验

采用自制的变腔室气动驱动器设计了一种柔性三指机械手,通过依次改变驱动器的腔室结构提高柔性手爪的变形和刚度.建立变腔室气动软体驱动器形变模型,分析腔体鼓包变形与腔内气压关系,并进行仿真分析和静力学实验,获得不同气压下的变形特性和不同触点的正压力.进行了不同形状和尺寸物品的抓取实验,结果表明:该三指机械手具有较好的柔性和灵...     

基于Hopf振荡器的船舱检测机器人步态规划研究

船舶等海洋工程装备其舱内具有设备众多、空间受限和结构复杂等特点,传统人工巡检不能解决安全和效率的问题。针对这些问题,结合仿生技术,采用负压吸附和电磁吸附两种吸附方式,设计一种船舱检测的多模式攀爬机器人,该机器人能够在狭小空间运动,并且能够适应不同材质的壁面。基于改进的D-H参数法建立机器人运动学模型,进行运动学正解、逆解的计算;分析机器人运动步态,对比传统的步态控制方法,提出基于Hopf振荡器的机器人步态规划策略;搭建样机控制平台,进行步态控制对比测试。实验结果验证了多模式船舱检测机器人的步态规划的稳定性,为船舶等海工装备新形态检测机器人的研究拓展了新的思路。     

弹性变形对仿人机器人步态规划的影响分析

仿人机器人行走步态研究的理论、方法及建模均未考虑系统各部件弹性变形的影响，导致行走实验结果与理论步态规划存在较大的差异，制约了步行质量的提高和连续快速稳定步行的实现。本文运用ANSYS有限元软件，针对清华大学研制的THBIP—Ⅰ型仿人机器人样机，建立精确的有限元模型，进行步行运动弹性变形及其对步态规划影响的有限元仿真分析，在此基础上提出了对步态规划进行局部修正完善的方法，步行实验证明该有限元模型及仿真分析结果是有效的。     

气动微型机器人的研究

本文根据仿生学原理,研制了一种气动微型机器人,并阐述了该机器人的工作原理和相关的控制系统。由于此微型机器人通过充气膨胀的气囊与管道壁接触,有较高的柔软性和非破坏性,可用于细小管道的检测。     

从动轮式机器人运动规划的研究

从驱动原理和腿轮结构上来说，从动轮式移动机器人-溜冰机器人同一般轮式机器人有较大不同，它简化了轮式机器人腿轮结构，增加了轮式机器人灵活性和机动性、本文对溜冰机器人的运动步态进行了研究，为今后进一步研究打下了基础。     

基于气动软体驱动器的可穿戴手功能康复装置

针对脑外伤和中风等引起的手部运动功能缺失患者,采用自制气动软体驱动器设计一种用于手功能恢复的可穿戴康复装置。基于Yeoh本构方程建立软体驱动器形变模型,进行静力学实验验证和有限元仿真。试制样机并搭建康复装置实验平台,进行康复装置位姿和抓取实验。结果表明:该康复装置柔顺灵活,具有较好的适应性,可用于辅助患者完成人手部分功能和康复训练,实现日常物品抓取。     

局部闭链码垛机器人运动学分析及轨迹规划

采用D-H法得到局部闭链码垛机器人运动学正逆解,利用MATLAB绘制其可达工作空间。基于任务需求及生产现场布置方案,完成机器人弧线过渡路径规划。依据路径规划结果,以机器人在目标轨迹上运行周期时间最短为目标,选择正弦、多项式及修正梯形3种加速度运动规律进行优选。在此基础上,通过运动学逆解将操作空间轨迹规划映射到关节空间,得到机器人各关节在目标轨迹上的位移、速度和加速度时变关系。结果表明:在弧线过渡模式下,采用修正梯形运动规律能有效缩短运行周期。     

仿生六足机器人机构设计与运动分析

基于蜜蜂腿部结构及运动步态特点和仿生设计基本原理,设计了一种新型六足机器人机构,可实现不同运动步态下的前进、后退和转向,具有较高的步态稳定性和环境适应性。运用空间分解法构建了机器人单腿的运动学模型,利用消元法对模型进行求解,得到逆运动学的唯一解。通过数值求解获得了六足机器人足部末端的运动轨迹,验证了运动学模型的正确性。借鉴蜜蜂的运动步态特征,规划了六足机器人直行和转弯时的运动步态。该研究为六足机器人机构设计与步态规划提供了新的思路和理论参考。     

冲压机器人关节速度规划

设计一种四自由度冲压机器人,建立梯形加减速控制算法、S曲线加减速控制算法,通过分析速度、加速度、加加速度对冲压机器人运动的影响,为提高其运动的平稳性,提出一种三次S曲线加减速控制算法,通过ADAMS仿真对比3种控制算法的性能,得出三次S曲线加减速控制算法在运动规划中更具优势,为冲压机器人后续的运动分析和优化提供了参考.     

管道检测机器人在垂直输气管道的运动分析

管道检测机器人用于管道腐蚀缺陷和变形缺陷的定期巡检,当管道存在较大倾角时会对机器人的运行状态产生影响,尤其是机器人进入垂直管道内运行,机器人自重将明显影响设备的运行速度,严重时可能导致机器人超速运行,影响检测数据质量。利用动量守恒定律建立了在垂直管道向下运行时机器人前后端气体的压差增量与机器人运行速度增量间的关系式,指出压差增量与气体的密度、扰动波传播速度和机器人的速度增量等因素有关。建立了机器人在垂直管道内运行加速度和运行距离的关系式,并对关系式进行了简化,方便工业现场应用。通过与数值仿真结果对比,建立的关系式可有效计算出机器人在垂直管道内运行时的速度增量和运行距离,为工业现场预测机器人的运动参数提供了保障。     

气动仿生六足机器人腿部设计与运动实验

为了提高气动仿生六足机器人的灵活性,机器人腿部采用三自由度气动空间弯曲柔性关节驱动,腿部装有抬升机构,可改变腿部的抬升高度,调整机器人重心高度。建立了腿部抬升高度和步距模型,利用三维运动捕捉系统,获得机器人腿部抬升高度、关节形变和足部工作空间,并分析了六足机器人越障高度。通过理论计算和实验可知,机器人腿部运动灵活,可跨越高度为30 mm的障碍。该研究为气动柔性关节仿生六足机器人的步态规划和控制提供了参考。     

移动机器人运动规划算法研究进展

移动机器人运动规划旨在考虑机器人运动学、动力学和时间约束的同时,在复杂环境中找到最佳且无碰撞的路径。近年来运动规划算法逐渐向高效、实时生成高质量的可执行路径发展。综述了基于运动学约束的一系列运动规划算法,分析并比较了其理论上的优势和不足;对算法的实时性能、优化性能以及对环境模型的依赖性进行分析;将运动规划拆分成前端路径搜索和后端轨迹优化;总结了运动规划算法的研究状况。