五足步行机攀登不等距桁架运动分析

对五足步行机攀登桁架运动进行了详细的分析,提出了一种实用攀登步态;在此基础上,针对不等间距杵架,建立了其攀登运动模型及相应的算法。该方法不仅可直接应用于五足步行机在不等间距桁架上的攀登运动规划,而且还可作为五足步行机攀登杵架的运动条件,对于步行在具有不连续落足区的非结构地形下的运动研究也具有普遍指标意义。     

四足步行机静态行走最小自由度研究

步行机械是机器人技术的一个重要分支,它普遍受到各国研究者的重视.分析了四足步行机在步行过程中不同着地状态时机构的自由度.对步行机按运动形态分为昆虫(Insect)运动型和分离(Separated)运动型两类,定义了步行机的最低限行走功能,并分别讨论了这两类步行机实现最低限行走功能所必需的最少自由度数.     

步行桨轮及其基本受力分析

在不平的路面上步行运动大大优于轮子的滚动 ,然而目前仿生步行机构相当复杂 ,不适于实际应用。本文介绍了作者提出的一种具有实用性的步行机构——转动滑杆机构 ,并对使用这种机构的步行车辆的受力情况进行了基本分析。步行运动是个很复杂的过程 ,从形态、结构、功能、控制诸方面全面模仿是相当困难的。转动滑杆机构利用了轮子与常用发动机的良好适应性 ,而且能实现模仿步行运动的基本要求。它能产生比一般步行机器人快得多的步行运动 ,可以很方便地安装在现有的轮式车辆上。我们把用于步行机械上的转动滑杆机构命名为“步行桨轮”,它在陆地上可进行步行行走运动 ;在水中还能像船桨一样地划水 ,因此可用于制造水陆两栖步行车辆     

剪叉可展机构腿的步行机设计及性能分析

从可展开的剪叉状连杆单元入手,利用其运动特性进行了步行机腿的构型设计,并就可展单元结构进行了物理性能分析,确定了步行机可展单元腿的基本构型;进行了可展机构腿的运动学分析,采用矢量法求解了腿部运动学正解,并给出了正解的解析表达式;同时与一般单开链两自由度连杆机构腿对比进行了承载能力分析,说明可展机构腿在行走作业时具有良好的克服非结构化路面的潜能以及良好的步态遍历性;根据运动学给出了腿部的工作空间,分析了工作空间内的力学分布情况;以四足步行机为例,进行了腿的尺度设计,给出了一种可展机构腿的整机实例。     

6足步行机的控制系统设计及运动仿真

针对一种空间闭链RSTR机构六足步行机,通过机构运动分析,合理规划其运动轨迹;成功搭建控制系统,实现了步行机行走、遇障碍自动停止的功能;利用ADAMS进行运动学仿真分析,得出结论：六足步行机基本能维持静态稳定步行,整个步行机行走过程中实现了其连续运动,且行走轨迹基本为直线,并能保持一个较高的静态稳定移动速度。     

一种高效的多足机器人足端力分配计算方法

多足机器人在移动过程中存在足端力多解问题,首先归纳了求解该问题的两种方法,即伪逆法和优化法,指出两种算法各自存在的问题,然后提出了一种新的力/力矩分配算法,推导了以动力学方程为基础的计算模型。以六足机器人三条腿支撑情况为例比较了三种算法的优劣,计算结果表明新算法用时短,所得分配方案使机器人行走时能耗小,是一种高效的足端反力的求解方法。     

外骨骼足端人机接触力测量装置研究

下肢外骨骼机器人系统中,足端接触力的测量是人机交互运动控制的基础,针对设计上面临的足地接触状态复杂、趾关节挠曲运动、重量及尺寸空间限制等问题,提出基于分布式传感器布局,以及刚柔结合的足端人机接触力测量装置结构方案。采用 6 自由度全约束的人机连接方案实现与人足的可靠连接,通过多传感器布置方式来应对复杂的足端受力状况,采用刚柔结合的双层结构,结合多个运动副,解决传感器之间内应力问题,并实现顺应趾关节弯曲的需求,设计了高精度的供电及信号放大电路,并建立力平衡方程实现力信号的合成,最后开展了与三维力台的对比实验,验证了功能指标和测量精度符合设计需求。     

四足机器人腿部运动空间和足端运动轨迹研究

机器人的单腿的运动空间及足端点运动轨迹决定了所设计的机器人的应用范围。为了研究四足步行机器人摆动腿在一定参数条件下的运动空间大小及足端的运动轨迹,通过对机器人摆动腿正运动学方程,足端点轨迹在y、z轴上对时间的函数进行计算,并将计算结果运用MATLAB软件进行仿真,不仅直观地观测到机器人的运动情况,还得到所需的数据,且以图形的形式显示出来,达到了预期目的。     

四足步行机器人步态规划与稳定性分析

通过对各种步态详细的分析和讨论,得出了稳定行走的最佳步态。为了得到稳定、易于控制的机器人系统,研究和分析了四足机器人的静态稳定性,并给出了系统稳定性的判断方法。     

基于能耗目标优化的多足爬墙机器人足力控制研究

针对多足爬墙机器人高空极限作业时需解决的能耗问题,提出了基于能耗性优化的多足爬墙机器人足力控制方法。以八足爬墙机器人为例,从机器人作业的安全性和能耗性角度描述了多足爬墙机器人的足力优化模型,实现了多足机器人的关节驱动力和足底接触力的转换,有效地减少了优化变量的数量,简化了优化的计算。通过分析多足爬墙机器人的关节驱动力约束和动力学约束,建立了机器人总电机功率与机器人运动步态及作业环境(包括攀爬角度与吸附平面的粗糙度)的关系。并综合考虑了爬墙机器人吸附安全等特殊性,对机器人的足底接触力进行优化,提高机器人对环境变化及支撑腿数量变化的适应能力,降低关节驱动电机的能耗,实现了机器人电机总能耗最小化的目标。实验仿真结果证明了所提出的控制方法简单可行。     

一种新型可调整闭链多足机器人的设计与分析

针对单自由度闭链腿部机构足端轨迹单一导致机器人的地面适应性不足,提出一种新型可调整闭链腿部机构。以Klann六杆机构为构型基础,增加一个使其机架铰链转动的自由度,实现了铰链位置的调整。用此方法获得足端轨迹的连续性变化,从而可在纵向上提高抬腿高度以增强越障能力,同时可在横向上改变跨步距以实现逼近目标点的规划,并且还可通过切地角度的调节降低爬坡过渡段的足端冲击。此种腿部机构在行走时由一个电动机驱动,可维持其单自由度特性,在少驱动数目、高结构刚度以及大承载能力方面具有性能优势。进行腿部机构的构型设计、运动学分析以及以最大抬腿高度为目标的参数优化。在此基础上构建八足机器人,建立足端轨迹簇并进行轨迹的参数分析,开展行走策略的研究。制作一台样机,针对典型地面环境开展适应性试验,验证了设计的可行性。     

基于MATLAB软件的四足步行机器人的运动学仿真

按照一定的要求对机器人进行了参数设定,通过分析机器人的逆运动学问题,运用MATLAB软件中的编写函数功能进行运动学仿真,得出各个关节在仿真时间内光滑的运动轨迹曲线,验证了机器人连杆参数的合理性,从而能够达到预定的目标.     

复合运动模式四足机器人机构设计及分析

研制了一种轮足复合运动的四足智能移动机器人,该机器人可以步行前进,原地转弯,楼梯爬越,也可在良好路面利用足底轮以较高速度滚动前进。阐述了机器人的机械结构和参数,运动学分析和运动空间描述。利用ADAMS建立了三维仿真模型,进行了多种步态的仿真。得出稳定裕度合适的步态,实验验证了机器人的性能。     

仿驼足车辆行走机构的设计与试验

研制高通过性的沙漠车辆行走机构,是解决沙漠地区交通运输问题的关键,对加快沙漠资源的开发和利用具有重要的意义。对驼足结构、驼足与沙地独特作用方式进行了分析。根据仿生原理,首次提出了两种新型车辆行走机构;仿驼步行足和仿驼足轮胎的设计原理。研制了仿驼步行足和仿驼足橡胶轮胎,并进行了牵引性能试验。结果表明,２种车辆行走机构牵引性能良好,从而为研制和开发步行车辆和沙漠车辆奠定了基础。     

仿袋鼠跳跃机器人的刚柔混合建模运动步态分析

根据袋鼠柔性脚部的生物结构及跳跃的特点,建立了具有柔性脚的仿袋鼠跳跃机器人刚柔混合模型,并分别对刚性构件系统和柔性构件系统建立子系统动力学模型。结合实例的数值仿真分析结果表明:柔性脚能有助于机器人在着地过程中保持落地运动平稳性,增大起跳时间和调整起跳角度,从而有利于增加起跳速度和跃远度,更符合生物的特征。