含间隙并联腿步行机器人的固有频率分析

针对步行机器人运行中出现振动与关节异响这一现象,采用动力学方法模拟运动副间隙模型的接触状态,分析了含间隙步行机器人的固有频率,避免了计算模态分析方法在仿真分析时会忽略非线性因素的问题.通过瞬态动力学仿真,计算出含间隙步行机器人的位移响应,再经过傅里叶变换,得到频率响应曲线,曲线峰值对应频率即为含间隙步行机器人的固有频率.仿真结果表明,关节间隙的存在会降低步行机器人的各阶固有频率,但间隙不会影响模态振型,1阶振型均为平台与支腿沿X轴的摇摆振动,2阶振型与1阶振型正交,3阶振型均为平台与支腿沿Z轴的扭转振动.     

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。     

基于输入组的六自由度解耦并联机器人

串联机器人具有很好的运动解耦性,多数并联机器人各支链间是耦合的。本文基于输入分组的思想,研究了在给定主动输入关节时机器人的输入组解耦问题,使得传统意义上耦合的一类机器人具有了解耦的特征,极大地简化了控制系统设计。最后给出了基于速度雅可比矩阵的判别方法,并将该方法用于分析一种六自由度输入组解耦的并联机器人,表明该矩阵判别法简便而有效。     

四足步行机器人腿机构及其稳定性步态控制

结合实际 ,详细地分析了四足步行机器人的步态和腿机构的运动关系 ,并在此基础上给出了四足步行机器人腿部机构和驱动控制方案。     

并联腿机构在四足/两足可重组步行机器人中的应用

将并联腿机构用于助残步行机器人,可大大提高步行机器人的载重/自重比,从而节省能源,延长行走时间。为此提出并联腿机构四足步行机器人。四足稳定性好,安全性高,但是上下楼梯或台阶时座椅有较大的倾斜。为了解决这一问题,提出一种四足/两足可重组并联腿机构步行机器人。在一般路面采用四足行走,消除使用者乘坐两足步行机器人时的恐惧心理;在上下楼梯或台阶时采用两足行走,弥补四足步行机器人行走时产生的身体倾斜。提出四足/两足可重组步行机器人机构上的实现方法,分析3自由度3-UPU并联机构,以及其两两合并后的6-SPU并联机构,讨论它们在四足/两足可重组并联腿步行机器人中的应用,通过自由度计算进行四足/两足步行机器人的可动性分析,为四足/两足可重组并联腿机构步行机器人的进一步研究奠定了理论基础。     

可重构解耦并联移动机器人构型综合及性能分析

为提高机器人承载能力,减少驱动电动机能量消耗且使轮腿模式切换平稳高效,提出了一种可重构解耦并联移动机器人构型,并对其进行了构型综合研究及解耦性和奇异性分析。根据机器人机械腿期望自由度,综合出4种主运动支链;基于螺旋理论的去约束法,综合出58种约束支链;基于螺旋理论的虚拟链法,综合出3R球面并联机构作为机械腿承载支链。随后,给出两个机器人实例。以其中一个机器人为例,建立输入-输出方程,分析了机械腿解耦性;通过反证法,验证了可重构单元的奇异位形,并基于Grassmann线几何判断出奇异类型。最后,分析了承载支链的奇异性对于机械腿运动输出的影响。结果说明,机器人机械腿采用并联支链构型,具有较强的承载能力;机器人基于约束奇异方式实现轮腿切换,可使得切换动作更加平稳;机械腿的可重构性可使得驱动电动机能量消耗减少;机械腿各驱动相互解耦,降低了控制难度,使得机械腿轮腿模式切换更加高效。     

新型6自由度并联微动机器人微运动学及其运动解耦性分析

利用坐标变换法，建立了新型6自由度并联微动机器人的微运动学模型，并对其运动解耦性进行分析；采用不同的初始驱动位移量和驱动方式，对该机器人的有限元模型进行分析，进一步讨论了其微运动学上的解耦性，最后对研制的微动机器人样机进行了运动解耦性测试和验证。该并联微动机器人的运动解耦，为其动力学分析、控制及其标定的简化提供了理论基础。     

双足步行机器人结构可视化设计

采用Watt-21型平面六杆机构作为基本的行走机构,探讨了步行机器人行走机构应有的特性,完成了机构的运动分析.同时为了便于分析,利用Pro/E建立了双足步行机器人的三维模型,并在软件中进行了运动仿真.利用计算机的可视化设计技术来修正设计参数.     

基于运动特征的并联机器人构型正解

采用运动特征的概念，完整表示了机器人构型中的运动特征信息从基座到末端执行；的传递过程。提出了移动单元、转动单元和螺旋单元等概念，给出部分运算法则及其遵循的运算原则，定义并求解了爿联机器人构型正解问题，最后通过实例验证了上述方法的简便性和有效性。     

四足并联腿步行机器人动力学

基于模块化和可重构理论,提出一种助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人。该机器人既可组合成两足步行机器人,亦可作为四足步行机器人使用。运用影响系数理论和虚功原理,对四足步行机器人静态步行时的摆动腿和机体机构进行动力学建模,导出摆动腿的动力学方程和机体机构超确定输入下的协调方程,按加权最小二乘法对四足并联腿步行机器人机体机构的动载进行最优协调分配,解决了机器人在行走过程中各分支运动约束而产生的动力耦合问题。     

一种简易足式移动机器人

描述了一种结构简单的双三角足式移动机器人，分析了该机构的行走步态及控制原理。该机构模仿六足昆虫的行走步态，具有三个自由度，分别由三个直流电机控制。电位器可实现单片机对直流电机的闭环控制，反射式光电传感器和行程开关使得六足机构自身具有一定的反应能力。对样机进行了实验，实验结果表明该机构机动性好，运动平稳。     

基于并联机器人的柔性装配工装构型精度综合

介绍了一种用于航空发动机数字化装配的柔性工装构型,根据3-UPU并联机构的几何特性建立了万向副及杆长的误差模型,采用蒙特卡洛罗法模拟分析了驱动杆杆长误差和万向副间隙对末端执行器误差的影响。在精度分析的基础上,根据末端执行器的最大位姿误差,运用基于内点罚函数的粒子群优化算法,以加工制造成本最小为目标函数进行精度综合,合理地确定零部件的制造公差。为试验样机的建立提供了参考。     

六足机器人腿部损伤的容错行走研究

设计了一款皮带传动的六足机器人,利用逆运动学对该腿部机构进行工作空间分析。因非结构化环境的环境信息不可知且较恶劣,使得六足机器人腿部损伤现象时常发生。为了提高腿部损伤六足机器人的容错行走能力,在无附加装置和系统的条件下,提出了一种新的控制策略。首先对机器人受损腿部情况进行分类,并基于受损后六足机器人的稳定裕度分析,通过利用机身姿态动态调节和利用部分腿的基节初始化转角调节提高其容错行走能力。分析腿部损伤六足机器人在一个运动周期内的足端位移、机身姿态等实验数据,从而验证了所提控制策略的有效性。     

Type Synthesis of Walking Robot Legs

Walking robots use leg structures to overcome obstacles or move on complicated terrains. Most robots of current researches are equipped with legs of simple structure. The specific design method of walking robot legs is seldom studied. Based on the generalized-function(GF) set theory, a systematic type synthesis process of designing robot legs is introduced. The specific mobility of robot legs is analyzed to obtain two main leg types as the goal of design.Number synthesis problem is decomposed into two stages, actuation and constraint synthesis by name,corresponding to the combinatorics results of linear Diophantine equations. Additional restrictions are discussed to narrow the search range to propose practical limb expressions and kinematic-pair designs. Finally, all the fifty-one leg structures of four subtypes are carried out, some of which are chosen to make up robot prototypes, demonstrating the validity of the method. This paper proposed a novel type synthesis methodology, which could be used to systematically design various practical robot legs and the derived robots.     

一种仿Cassie的双足机器人腿部构型运动学分析

基于空间几何,提出一种仿Cassie的双足机器人腿部构型的逆运动学的显式解析解,然后利用旋量理论求解正运动学,计算出其显式解析解.为了验证解的正确性,在三维建模软件SolidWorks中对机器人进行建模,并在专业多体动力学软件Adams中对机器人模型进行基于倒立摆的步态仿真,仿真结果验证了运动学求解的正确性.对仿Cassie的双足机器人腿部构型运动学分析,求解得出的正逆运动学显式解析解特别适用于机器人的实时控制系统.该运动学算法对双足机器人的运动学、动力学、轨迹规划、步态规划研究都有重要的参考意义.     

一种仿Cassie的双足机器人腿部构型运动学分析

基于空间几何,提出一种仿Cassie的双足机器人腿部构型的逆运动学的显式解析解,然后利用旋量理论求解正运动学,计算出其显式解析解.为了验证解的正确性,在三维建模软件SolidWorks中对机器人进行建模,并在专业多体动力学软件Adams中对机器人模型进行基于倒立摆的步态仿真,仿真结果验证了运动学求解的正确性.对仿Cassie的双足机器人腿部构型运动学分析,求解得出的正逆运动学显式解析解特别适用于机器人的实时控制系统.该运动学算法对双足机器人的运动学、动力学、轨迹规划、步态规划研究都有重要的参考意义.