两足机器人步态的参数化设计及优化

在建立两足机器人7杆动力学模型的基础上，对迈步腿质心进行抛物线运动规划以达到两足机器人在动态步行时侧向的自平衡。利用上身的前后摆动进行前向平面的动态补偿，然后，按动态补偿量最小的条件用遗传算法对机器人的步态进行了参数化优化设计，最后进行了动态仿真。     

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。     

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。     

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。     

一种求两足机器人运动学逆解的解析方法

在两足机器人的上身建立基坐标系,给出了一种解析方法,并用这种方法进行步态规划,通过仿真实验验证了该方法的正确性。同时没有把运动分解到横向面和纵向面以简化计算,而是一种完全3维的运动学分析方法,可以处理机器人任意复杂的下肢运动。该方法适用于目前常见的两足机器人自由度布置方式,因此具有一定的通用性。     

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。     

双足溜冰机器人步态规划的研究

将ZMP稳定性理论应用到两足溜冰机器人的姿态稳定性分析中,得到了机器人溜冰运动的姿态稳定性判据.从仿生学的角度出发,提出了溜冰机器人的单腿蹬地溜冰步态,以稳定性分析为基础,对溜冰机器人的溜冰步态规划进行了研究,实验结果验证了步态规划方法的正确性.     

基于2-UPU+2-UU并联机构的两足步行机器人

现有两足机器人大体上可分为两足左右布置与两足上下布置两类,在步行过程中,两足交替支撑身体移动,使其承载能力十分有限。为了改善承载能力,提出一种基于2-UPU+2UU并联机构的新型两足步行机器人。该两足步行机器人包含2个完全相同的平台(足)和4个支链,其中4个支链分别由2个UPU(万向铰-移动副-万向铰运动链)支链和2个UU支链组成。为了增加机器人对地形的适应性,类似于铰接式车辆,将两足步行机器人的2个足详细地设计为两个车。讨论了足的几何结构参数必须满足的条件,并运用螺旋理论分析机构的自由度。通过步态、运动学与稳定性分析,检验结构设计参数。借助仿真结果验证机器人在崎岖地形下步行的可行性。物理样机试验表明这种新型两足步行机器人在平坦路面能够实现稳定的步行。提出一种有独特足部设计和高刚度特性,可适应崎岖地形并应用于载运工具的机器人。     

两足步行机器人并联腿机构的步态规划及仿真

应用虚拟样机技术,建立了两足步行机器人并联腿机构的仿真模型,并在仿真环境下对步行机器人的行走姿态进行了规划和仿真试验,为确定步行机器人腿机构的结构参数和参数优化提供了实验平台,为研究和开发新型两足步行机器人及其控制奠定了理论基础。     

小型双足机器人设计及步态规划

针对现有仿人机器人造价高的缺点,文中设计了一款低成本的小型双足机器人研究平台.根据仿生学原理确定机器人的比例尺寸,根据机器人的功能要求确定其自由度配置,选择了合适的材料和驱动元件.对所设计的机器人进行了步态规划,并在仿真软件中对机器人静态步行进行了仿真.     

12自由度双足机器人的开发与步态规划研究

针对一种新型的仿人型12自由度双足机器人,首先介绍了其基于Solid Works的机械结构设计,具体阐述了双足机器人机械主体的组成、自由度配置以及其拟人关节和传动机构的设计;构建了双足机器人基于D—H坐标系的运动学模型。而后重点研究了一种离线的步态规划方法,其核心思想是将双足机器人的前向步态和侧向步态分别简化为七连杆模型和五连杆模型,分别加以几何约束分析,然后在Z坐标相等的情况下合成三维步态;最后通过ZMP方程来检验并在Matlab环境下进行仿真,验证了所述规划方法的有效性。     

双足机器人步态规划与运动学仿真研究

针对双足机器人数学描述复杂、机器人运动学分析较为困难的问题,建立了机器人的运动学模型,提出了一种基于ZMP判据的两步步态规划方法,对机器人的前向运动进行了步态规划,采用工程上广泛应用的三次样条插值的方法得到机器人关节的运动轨迹.利用Matlab软件中的Sim Mechanics工具箱建立机器人仿真模型,仿真结果验证了步态规划的可行性,为机器人样机的研制提供理论依据.     

Biped Robot with Triangle Configuration

A new biped robot with a triangle configuration is presented and it is a planar closed chain mechanism.The scalability of three sides of the triangle is realized by three actuated prismatic joints.The three vertexes of the triangle are centers of three passive revolute joints coincidently.The biped mechanism for straight walking is proposed and its walking principle and mobility are explained.The static stability and the height and span of one step are analyzed.Kinematic analysis is performed to plan the gaits of walking on an even floor and going upstairs.A prototype is developed and experiments are carried out to validate the straight walking gait.Two additional revolute joints are added to form a modified biped robot which can follow the instruction of turning around.The turning ability is verified by experiments.As a new member of biped robots,its triangle configuration is used to impart geometry knowledge.Because of its high stiffness,some potential applications are on the way.     

双足溜冰机器人运动原理与运动学分析

利用轮滑原理，研制出双足腿轮式溜冰机器人。针对机器人自由度较多，不存在固定基座，常规的方法不宜进行其运动学分析的困难，引入右脚等效滚轮相对于参考坐标系的坐标转换矩阵，建立了双足溜冰机器人统一的运动学模型，推导了机器人正逆运动学公式。通过步态规划仿真实验，验证了运动学模型及其推导公式的正确性。     

模块化双足机器人的结构设计及仿真

利用德国AMTEC公司生产的PowerCube模块设计了3种不同结构的双足机器人，以Pro／E软件绘出简化后的三维图形，并借助Matlab软件的机构系统模块集（SimMechanics Blockset）对单腿运动进行了仿真，结果表明所设计的结构合理。     

神经网络及误差补偿在HIT-Ⅲ双足机器人步态规划中的应用

运动学求解是双足机器人步态规划的基础，针对HIT-Ⅲ双足机器人实体，利用BP神经网络求解其规划运动角和反馈的实际输出角之间的非线性映射，计算结果表明，该法简便易用，计算精度高，为了满足机器人在线实时控制要求及进一步提高运算精度，提出用迭代计算进行误差补偿的方法。     

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.     

双足溜冰机器人样机研制

依据人体轮滑运动基本动作的运动特点，分析双足从动轮式溜冰机器人（BISR）运动原理，研制出具有12个自由度的BISR样机。从模仿人体轮滑运动特点出发，探讨机器人实现“葫芦步”直线滑行的步态规划方法，并设计出机器人的控制系统。BISR样机成功实现“葫芦步”直线滑行，表明机器人样机设计合理，步态规划方法可行，溜冰运动可以成为两足机器人一种新的运动方式。