人体"葫芦步"直线轮滑步态的实验研究

单台摄影机拍摄是研究二维平面步态运动的传统方法,将其与正交摄影法相结合,并通过辅助参考平面的引入,解决了额状平面内比例误差的修正问题,对具有三维运动特征的人体“葫芦步”直线轮滑运动步态进行定量的实验研究,所得实验结果能为双足溜冰机器人的步态设计提供仿生学依据。     

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。     

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.     

双足机器人设计及步态规划研究

针对双足机器人数学描述复杂、分析较为困难等问题,本文提出一种4自由度双足机器人结构,具有驱动关节少且足底始终与地面保持平行等特点。对此双足机器人的前向运动进行了步态规划,其特点是在单腿支撑阶段,机器人躯干的重心始终保持在支撑腿足部中心范围内,仅在双腿支撑阶段,机器人躯干重心向前移动,提高了机器人运动过程中的稳定性。根据机器人运动轨迹的边界点,采用三次多项式拟合得到机器人关节的平滑运动轨迹,有效减小运动过程中动态特性的影响,为机器人各关节在运动周期内的角度规划和样机的研制提供理论依据。     

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。     

双足步行机器人步态规划方法研究

利用三步规划法对HIT-ROBOCEAN机器人行走步态进行离线规划,使其实现稳定步行.首先通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人的实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹;再建立机器人运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程,求解方程得到机器人各关节的运动轨迹;最后,针对前向运动与侧向运动之间的耦合,对得到的运动轨迹进行修正,使机器人行走更加流畅,并通过实验验证了这种步态规划方法的可行性.     

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.     

双足机器人平地行走步态规划的研究

为了研究双足机器人平地行走过程中的步态规划问题,在二维倒立摆模型的基础上提出了周期、起步和止步三步规划法,并利用速度和位移约束实现了三个步行阶段的平稳过渡,利用倒立摆简化模型和五次样条多项式插值方法得到各个阶段质心和摆动腿踝关节的轨迹,再根据腿部关节转角简化模型利用几何法求得双足机器人的10个关节角运动轨迹;最后通过ZMP方程检验并在Matlab软件中仿真,验证步态规划的合理性并为机器人后续虚拟样机研制和仿真提供理论依据。     

一种双足机器人步态规划和运动仿真的研究

通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹,建立运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程。应用三维建模软件UG建立双足机器人的简化模型,导入仿真软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并通过在Matlab中得到机器人行走的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,经仿真后,利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。应用虚拟样机方法,验证了步态规划的有效性。     

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。     

两足机器人JFHR的参数化步态设计

在建立两足机器人前向平面七杆动力学模型和侧向平面五杆动力学模型的基础上 ,对机器人的步态用步速、步长和跨高三变量进行了参数化设计 ;根据两足机器人动态步行稳定性的条件 ,利用上身的前后摆动和左右晃动分别对前向平面和侧向平面进行动态补偿 ;通过对迈步腿质心进行抛物线运动规划 ,使两足机器人在动态步行时达到侧向自平衡 ,从而消除了前向和侧向模型的偶合误差 ;最后 ,对两足机器人的步态用一组参数进行设计 ,并进行了动态仿真。     

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.     

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。     

双足溜冰机器人直线滑行动力学分析

利用轮滑原理,研制出双足从动轮式溜冰机器人(BISR),简要介绍了机器人运动原理与结构特点。根据机器人实现“葫芦步”直线滑行的步态设计,提出了机器人的简化运动模型。运用非完整约束存在时的Routh方程推导出机器人以“葫芦步”直线滑行时的动力学微分方程,给出实际算例进行了计算机仿真和实验。最后,得出了相关结论。     

蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制研究

使用基于迭代链拟合与关键帧提取的蛇形机器人缆索攀爬步态生成方法,对一种正交关节蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制进行了研究。该方法可建立蛇体骨干曲线定向位移与底层驱动器输入之间的联系,可将传统的骨干曲线法和控制函数法两种步态生成方法的优点有效地结合。使用该方法生成步态既可直观地得到骨干曲线的形状及运动趋势,又可得到以关节号和时间为变量的控制函数。该方法可有效提高蛇形机器人桥梁缆索攀爬的安全性、步态灵活性,同时,也便于控制底层驱动器。最后,通过实验验证了所提出方法的有效性。     

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。