方生六足机器人控制系统的仿真技术研究

应用机械系统动力学分析仿真软件ADAMS与Matlab建立交互式仿真系统，并采用CMAC与PID复合控制法对仿生六足机器人运动控制系统进行联合仿真。仿真结果表明，该仿真方法可以有效提高控制系统及机械系统的设计效率，为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据。联合仿真的方法还为复杂机械系统的控制仿真提供了新途径。     

一种六足仿生机器人的研究

基于仿生学原理,应用连杆机构学中的Robert原理,设计出一连杆轨迹能较好地近似于机器人理想足部轨迹的六杆机构.并通过ADAMS动力学仿真软件,对用这一连杆机构作为腿部机构的六足机器人进行了前进和转弯步态仿真.仿真结果表明该机器人具有良好的移动性能.     

仿生六足机器人机构设计及控制方法研究

机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术。模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构。该机器人采用CPG(central pattern generator)仿生控制方法实现其在粗糙壁面上的任意方向的运动,并且通过超声波传感器的反馈信号能够实现避障功能。机器人足部采用对抓设计提高了爬行稳定性,同时CPG控制方法简单、新颖。基于Matlab软件建立了CPG控制网络,并结合反馈信号实时调节网络输出。在Webots移动机器人仿真环境下完成了机器人建模,CPG控制器程序编写,通过动态仿真验证了六足机器人机构和控制方法的合理性,机器人爬行速度约2.7 cm/s。     

基于ADAMS的六足仿生机器人结构设计及运动仿真

为了提高六足仿生机器人对工作环境的适应性及工作的灵活性,在分析仿生甲虫机体形态和结构特点的基础上,以甲虫为摹本,设计了一种性能优越、结构简单的六足对称的纲昆虫结构机器人,利用CATIA三维造型软件生成三维实体模型,将其导入ADAMS建立虚拟样机动力学模型。对其进行六足机器人在平坦地面上直线行走步态和定点转弯步态分析,得到了运动学和动力学特性曲线,验证了机器人结构的合理性和运动的可行性。为机器人数值计算及物理样机的研制提供理论依据,也为实现六足仿生机器人的精确控制创造条件。     

基于STM32的仿生六足越障机器人系统设计

当前机器人研究为世界各国研究的热点项目,如何开发低成本、高性能的机器人是研究的重点和难点。设计的六足机器人以蜘蛛为蓝本,通过SolidWorks软件创建六足机器人模型,结构牢靠、控制方便、运动灵活,且在崎岖不平的路面具有独特的优越攀爬越障性能,能够在复杂路况中较平稳地进行探索。采用高级精简指令集处理器（Advanced Reduced Instruction Set Computer Machines,ARM）STM32F103RCT6为主控芯片设计机器人控制系统,相比其他芯片,具有成本低、功耗低、性能优异、功能强大以及扩展丰富多样的特点,能够通过蓝牙远程遥控,满足六足机器人在复杂环境中的控制需要。     

大型六足仿生平台机器人机构设计及运动仿真

在基于动物的运动本能分析后,进一步探求大型六足机器人的机构设计及直线行走和转弯运动的步态分析。基于三维建模软件NX5.0以及虚拟样机仿真软件ADAMS进行仿真,验证了大型六足机器人行走机构设计和步态分析的合理性,为后续实际研制大型六足平台机器人样机提供了前期研究和重要参考。     

六足仿生森林消防机器人机构设计与分析

森林火灾给生态环境和经济建设造成巨大威胁,基于森林地形环境下的消防作业要求,设计了一种六足森林消防机器人。分析了机器人的躯体和腿部结构特点以及执行机构的空间运动范围。利用Solid Works三维软件建模并导入ADAMS仿真软件,分别进行了机器人运动机构不同工作模式下三种运动姿态的切换、前进和斜坡的爬行仿真以及执行机构的运动仿真。分析了复杂地形条件下机器人的质心位移、运动平稳性、腿关节驱动力和末端执行器运动范围等参数。仿真结果验证了机器人设计的合理性与正确性,旨在为森林消防机器人后续的研究工作提供参考依据。     

仿生六足机器人实时避障控制技术

针对仿生六足机器人的作业任务和工作环境对其探测系统的要求,提出了基于多超声波和红外线传感器的复合探测装置的设计方案,扩大了机器人探测的范围;采用模糊控制的避障策略,克服了传统的避障控制策略中环境模型难以建立的缺点.通过Mobotsim仿真软件进行了相关技术的验证工作.     

微型六足仿生机器人及其三角步态的研究

基于仿生学原理,在分析六足昆虫运动机理的基础上,采用平面四连杆机构、蜗轮蜗杆减速机构、皮带传动机构、微型直流电机驱动和PC机控制方案,研制成一种新型"微型六足仿生机器人",其样机外形尺寸为:长30mm,宽40mm,高20mm,重6.3g.讨论了该机器人的运动步态并分析了其运动稳定性,实验结果表明该机器人具有较好的机动性.     

六足仿生步行机器人系统节能技术的研究

针对采用电池供电的六足仿生步行机器人其工作时间受限的情况,提出了将动态电源管理、实时任务调度和运动策略规划等方法,综合运用于其控制系统,且更为全面地考虑了机器人系统的能耗等级.这种方法对于降低机器人的系统能耗起到了实质性的作用,其整体思路与技术途径可为降低其它类似的多足步行机器人的系统能耗,提供参考与借鉴.     

新型仿生六足机器人运动控制技术的研究与探索

在仿生学研究的基础上,采用模块化分散递阶控制技术构建了仿生六足机器人控制系统,从结构系统分析、控制系统设计、运动特性分析、运动流程控制等各环节加以研究和探索,并通过M atlab进行了轨迹跟踪仿真试验。仿真结果表明机器人具有较好的运动特性和良好的抗干扰能力,从而为仿生六足机器人运动功能的进一步完善奠定了基础。     

六足步行机足端轨迹规划及仿真研究

在对六足步行机运动学分析的基础上,为了改善步行机的起落特性及步行稳定性,进行了平地无障碍足端轨迹规划。使用摆线函数分别产生足的水平和垂直方向的运动轨迹,用修正摆线函数使其加速度进一步平滑、连续,对各关节的运动轨迹和关节驱动力矩进行了仿真。     

大惯性柔性负载电液牵引系统联合仿真研究

在钢坯修磨机中,需要用液压马达驱动卷筒,用钢丝绳牵引台车及大质量钢坯在水平导轨上进行往返运动.这种牵引装置是集液压、机械和控制计算机的综合系统,系统中含有柔性的钢丝绳环节,使系统的设计非常复杂和困难.为了获得优化的系统方案和运行特性,提出采用多学科的设计分析软件进行建模,利用接口程序进行联合仿真,完成设计工作的技术路线,这种研究方法能够实时获得负载惯性、钢丝绳柔性和负载力的大小,在仿真计算中可以实时考虑这些参数对控制特性的影响.介绍了运用AMESim和ADAMS软件对系统进行建模和联合仿真的全过程,对比分析了结构参数的影响,给出研究结果.     

六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究

基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究，采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间，利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度，从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力。并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例，介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案。所用方法同样适用于六足仿生步行机器人其他结构参数的优化，也为六足仿生步行机器人的合理驱动和精确控制提供了理论依据。     

基于半转机构的仿生船舶推进器的仿真研究

为提高基于半转机构的Weis-Fogh效应仿生船舶推进器设计的效率和可靠性,并对推进器进行动力学和运动学分析,在用仿真软件ADAMS建立仿生船舶推进器的机械动力学模型的基础上,利用Matlab中的Simulink工具箱建立控制系统,通过ADAMS和Matlab的接口ADAMS/Controls模块,实现了应用ADAMS和Matlab对基于半转机构的Weis-Fogh效应仿生船舶推进器的联合仿真.仿真结果表明,Weis-Fogh效应仿生船舶推进器能够给船舶提供有效稳定的推进力,同时也证明了推进器推进力随叶轮转速的增加而增大,随叶片和固壁之间初始间隙(在(4cm,+∞)区间内)的增大而减小.     

六足仿生机器人运动控制系统的设计

以目前存各种领域得到广泛应用的机器人为研究对象,通过实践中对六足昆虫的观察,得出三角步态的稳定性分析,构建出六足机器人的基本运动模型.用Atmel系列单片机作为控制器,采用模块化递阶控制技术融合传感器技术完成对六足仿生机器人的运动控制策略的设计和试验.试验结果表明该机器人具有良好的稳定性和机动性.     

慧鱼六足仿生机器人步态研究与实现

在仿生学原理的基础上,对六足步行机器人三角步态的行走原理和稳定性进行了分析。采用慧鱼仿生机器人包搭接出六足步行机器人,进行了一系列步行的实验。并对机器人腿部机构中的足端轨迹进行了仿真与分析。结果表明该机器人能够严格按三角步态进行行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物等行走功能,具有较好的机动性。