基于Matlab的仿壁虎机器人仿生步态规划与仿真

在深入观察分析壁虎爬行步态的基础上,针对其非连续约束变结构运动特点,进行了新型仿壁虎机器人的运动学分析,设计了一种前脚掌姿态和落点位置参数可调的仿生多步态规划方法,以弥补现有的步态规划方法中存在的运动协调性差、适用面窄等不足.基于Matlab软件平台开发了仿生步态规划程序,分析比较了仿壁虎机器人在对角和三角步态下的仿真...     

基于B样条曲线的两足机器人仿生越障步行模式实现方法

两足机器人在崎岖不平的地面上行走时,需要根据地形特征产生相应的越障步行运动。从仿生学角度入手,提出了利用B样条曲线规划越障步态的参数化设计新方法。该方法引入了起步角和落步角的新概念,构造3段三次均匀B样条曲线,建立了机器人仿生越障运动模型,并进行了平稳越障运动特性的规划。基于时空运动特性的仿真结果表明,通过设计参数的合理选取可以获得运动性能良好的仿生越障步行模式。     

转盘式多足仿生机器人的运动学分析及优化

为解决多足机器人控制系统复杂、加工装配困难的问题,设计了一种基于单自由度Jansen连杆机构的转盘式多足仿生机器人,并对其进行运动学分析和优化。首先,运用旋量理论对机器人的单条仿生机械腿进行自由度验证,并运用复数矢量法对仿生机械腿进行运动学求解,得到其足端运动轨迹方程及各关节的转动角度。然后,基于仿生机械腿足端的运动轨迹及其影响因素,分析了其优化方向。接着,提出了转盘式传动机构,并对仿生机械腿的转动关节和足端进行了优化,同时利用SolidWorks软件对转盘式多足仿生机器人的步态进行了时序分析。最后,制作了转盘式多足仿生机器人样机并分析了其在常规路况下的运动能力,验证了其可行性。结果表明,改变曲柄长度和机架水平倾角可优化多足仿生机器人的运动轨迹,使其更符合实际应用所需;转盘式传动机构与多条仿生机械腿的叠加,提升了机器人的环境适应性。研究结果为后续机器人系统的设计及工程应用提供了重要的理论依据。     

双足机器人运动分析

本文自主设计了一款双足机器人,对其建立了腿部运动的运动学模型,在此基础上进行了运动分析及步态规划,利用MATLAB得到了步态分析曲线。     

基于MATLAB及STM32的双足机器人步态规划研究与实现

双足机器人的步态稳定研究一直是相关领域的核心问题,该文主要介绍了一种双足机器人步态规划设计,通过观察人的步态规律得到关节空间中单足运动步态变化的8种状态,从而推导双足运动,通过MATLAB仿真在基于STM32和6个数字舵机搭建的双足机器人模型中完成运动验证,证明了该设计的正确性。     

轮腿可切换机器人步态切换动作设计及其机体位姿测量仿真

轮腿可切换机器人在不同的环境下具有不同的运动性能,研制一款新型轮腿可切换机器人。该机器人可实现轮式步态和腿式步态的切换以适应不同环境,最大限度提高机器人运动性能。本文研究了机器人进行步态切换时,机器人机体位姿变化及机器人机体质心在空间的位移及机器人腿各个关节的旋转角度的变化的测量方法,为机器人稳定性研究提供依据。通过对机器人步态切换动作进行仿真,测量机器人质心在空间的变化量及关节角度变换,分析测量结果表明机器人位姿变换平稳,证明机器人步态切换动作的合理性。     

基于任务规划的机器人运动学分析与仿真研究

针对机器人在复杂任务场景中的运动学问题及工作可靠性的需求,提出一种基于任务规划的机器人运动学分析方法。首先,介绍了机器人的任务场景,阐述相应的机器人末端轨迹;其次,采用D-H参数法对机器人进行运动学建模,求解相应的正、逆运动学算法;最后,利用机器人操作系统(ROS)完成实体机器人任务规划工作。结果表明,该方法相较于用示教器控制机器人,更符合复杂任务需求,降低了机器人拖动示教的难度,具有较好的稳定性和准确性。     

牵引式下肢康复机器人机构参数优化及轨迹规划

为满足下肢运动功能障碍患者在不同阶段的康复训练需求,针对现有下肢康复机器人训练方式单一的问题,提出了一种可实现卧姿、坐姿训练模式的牵引式下肢康复机器人。首先,根据人体下肢运动机理和仿生原理,设计了一种五自由度混联机构构型。然后,建立了机器人的运动学模型,分别计算了其运动学正、逆解。接着,以人体下肢末端与机器人末端的工作空间重合度为目标函数,采用遗传算法对机器人的机构参数进行了优化,并求得人机系统矢状面内人体下肢的有效工作空间比为0.71。最后,规划了CPM（continuous passive motion,连续被动运动）、圆周运动和螺旋运动等3种康复训练运动轨迹,并根据优化后的机构参数搭建了机器人样机,通过运动捕捉实验验证了机器人结构设计与优化结果的合理性以及轨迹规划的正确性,表明该机器人能够满足下肢运动功能障碍患者的康复需求。     

一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析

目的 针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题,设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法 首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上,通过改进其末端结构以增加机器人的自由度,从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上,采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析,验证机器人运动学模型的正确性。最后,基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果 实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续,没有任何断点与突变点。结论 表明该机器人运动平稳,具有良好的运动学性能,从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。     

聚乙烯醇-玉米淀粉复合薄膜的制备及性能分析

本研究以聚乙烯醇和玉米淀粉为主要成膜原料,丙三醇、吐温80、二甲基硅油为助剂,通过溶液流延法制备出25μm、40μm、55μm、70μm四种厚度的水溶性薄膜,对不同厚度薄膜的溶解性、拉伸强度、热封性能、透光率等进行包装性能分析。研究结果显示:随厚度增加,薄膜溶解时间明显增长,热封性能有所下降;在相同条件下,厚度为40μm的薄膜优于其余三种厚度薄膜的拉伸强度,达到21.61MPa;四种厚度对薄膜的透光率没有显著影响,均在90%左右。     

Planning on Bionic Walking Gait of Quadruped Robot over Rough Terrain

A quadruped robot is more adjustable to a complex terrain than a wheeled or caterpillar robot to realize the continuous adjustable motions characterized by submissiveness and low energy consumption in basic control of the quadruped robot over rough terrain. This paper presents a static walking mode of "altitude hold",which means to keep absolute altitude by controlling limbs adjustably on the basis of which biokinetics studies have shown that quadrupeds can move with almost the same body altitude over rough terrains characterized by a nearly horizontal relief. The gait design specifies several characteristic states of stance phase and swing phase for a quadruped robot and controls the phase sequence and phase of four legs through change of characteristic states. Furthermore,we design a robot control system to generate adjustable gaits and control the coordinative movement of robot joints. This planning method is tested through ADAMS and MATLAB interactive co-simulation; the quadruped robot which has 8 degrees of freedom ( 8-DOF) is used to simulate the motion over a terrain characterized by randomly arranged humps. The results show that this method can make the quadruped robot capable to walk over certain rough terrain.     

基于ADAMS的4 RUPaR高速搬运并联机器人轨迹规划与运动学仿真

由于并联机构的复杂性,通过理论计算分析机器人实际规划轨迹下的运动学性能是十分困难的．为了预测4 RUPaR高速搬运并联机器人机构在搬运轨迹下的运动学性能,在ADAMS中建立了并联机构的虚拟样机,对机构进行拾取放置轨迹规划和在规划轨迹下的正逆运动学仿真．通过分析仿真结果,预测机构在规划轨迹下的运动学性能指标,为机构优化设计、控制策略研究、规划轨迹优化和物理样机制造提供参考．仿真结果表明,规划轨迹设计合理,机构运动学性能良好．     

机器人的运动时变可靠性分析

机器人系统存在的多种不确定性会导致其运动精度下降,为此开展机器人运动时变不确定性建模与分析,以期提高机器人运动精度。首先基于运动学分析建立了机器人末端执行器参考点位姿误差模型,随后基于机器人位姿误差模型提出了末端执行器位置精度的点（静态）可靠性、时变（区间）可靠性模型以及机器人运动的系统可靠性模型,最后给出了实现上述可靠性模型高效、高精度求解的包络方法,并以斯坦福机器人为实例验证了所提模型和求解方法的有效性。研究表明,所提出的可靠性模型能够有效获得机器人各坐标分量上的时变可靠度以及机器人运动的系统可靠度。研究工作为提高机器人运动精度提供了新方法。     

曲面复合材料缝合机器人自动路径规划技术

为提高复合材料预制件缝合机器人的灵活性与加工柔性,针对缝合机器人自动路径规划问题,研究了基于三维光栅扫描技术的曲面复合材料缝合机器人视觉接缝提取技术.针对三维扫描摄像机视场固定的特点,对摄像机进行标定实验,改进传统的手眼标定方法,提出一种用于求解手眼关系矩阵的四点标定新方法,建立了机器人坐标系与摄像机坐标系的位姿映射关系.经过手眼关系标定,三维光栅扫描仪采样得到的缝合预制件点云数据可转化为机器人坐标系下的点云数据坐标.进一步对采集的预制件点云数据进行接缝中心线提取,提出了一种缝合轨迹及姿态规划算法,采用三次多项式对接缝中心线进行空间曲线拟合,采用最小二乘法对缝合微切平面进行平面拟合,完成机器人操作空间前进矢量及接近矢量的计算.最后,将规划结果应用于缝合机器人的离线编程仿真与实验中.实验结果表明,该系统精度高,线迹成型良好,可以满足机器人缝合系统的要求.     

绳索牵引骨盆康复机器人的骨盆刚度分析及骨盆运动轨迹规划研究

针对绳索牵引骨盆康复机器人的骨盆刚度控制以及骨盆运动轨迹规划进行了研究. 通过建立欠约束1R3T绳索牵引骨盆康复机器人的力学模型,解出了绳索拉力的表达式,并分析拉力解中零空间拉力部分对骨盆刚度的影响,得出控制绳索拉力能够实现对骨盆的刚度控制 ,为以后实现柔顺性控制提供了理论依据;基于凸集理论分析了骨盆不同位姿所属空间性质的不同,依此对牵引绳索进行合理布置,以保证骨盆在规划运动空间内的刚度完全可控,并基于矢量封闭原理和绳索拉力平衡对工作空间进行分析;通过MATLAB仿真证明了骨盆规划轨迹中绳索牵引的可控性,得出了骨盆位姿及绳索长度的变化规律,分析了骨盆位姿对绳索长度影响的原因.其规划结果可为该机器人运动控制的研究提供依据.     

用磁流变阻尼器控制异构双腿机器人的仿真研究

介绍了磁流变阻尼器在异构双腿行走机器人中的新应用.首先给出了仿生腿选用MR阻尼器的依据,建立了修正的Sigmoid阻尼器模型;然后对阻尼器安装位置进行了优化;最后对BRHL进行了步态跟随优化及迭代学习控制仿真.结果表示,基于MR阻尼器控制的仿生腿能够很好的实现对人工腿的步态跟随,具有较好的仿人特性.     

液压驱动机械臂的设计与关节驱动分析

设计了一种新型六自由度串联机械臂,并提出了基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法。机械臂驱动关节由两个输出轴相互垂直的液压摆动缸提供动能,驱动形式采用闭环液压驱动,闭环控制系统由上位机、信号控制卡、电位传感器等组成。建立了该机械臂的三维模型,应用D-H方法对其进行了运动学建模和正向运动学分析,最后对基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法进行了实验分析,得出了机械臂关节运行速度与脉宽调制(PWM)调速占空比的关系,根据实验结果得出了相应的运动曲线关系,为串联机械臂位置控制、运动路径控制研究提供了基础。