双臂弹性单腿机器人的垂直跳跃控制

提出一种新型弹性单腿跳跃机器人系统,该机器人由两个驱动臂和一个弹性被动伸缩腿组成,系统只能依靠内部动力学耦合实现动态站立平衡、起跳、稳定连续跳跃运动.给出系统机构模型,分析该系统的变约束特征.该机器人系统在支撑相是二阶非完整约束系统,在飞行相是一阶非完整约束系统.针对这种欠驱动非完整约束动力学系统,采用时变非线性输入变换,提出一种实现垂直方向连续跳跃的运动控制算法.以控制腿部的姿态和振动规律、系统动量为目标实现机器人的全状态稳定控制.通过计算仿真模拟,验证提出的运动控制方案是可行的.该研究以探索弹性欠驱动机械系统振动能量循环利用技术为目标,研究结果对设计新型弹性欠驱动机械系统以及探索它在航天领域的应用具有一定参考价值.     

单腿跳跃机器人支撑相的动力学与控制

提出一种新型关节腿仿生欠驱动单腿跳跃机器人机构系统模型.该跳跃机器人模型具有仿袋鼠骨骼结构特征,其机构动力学模型可视为二阶非完整约束系统.由于切换线性控制器只能实现该模型在动态周期运动中的动态稳定,而不能实现站立平衡控制.因此采用积分反步控制方法,使机器人机构模型在支撑相能实现不稳定平衡位置的镇定控制.由于严反馈规范形存在反步控制器设计方法,因此基于动力学非线性规范形综合,将机构动力学模型转化为严反馈规范形,从而使其具有严反馈规范形特征.     

双臂单腿跳跃机器人控制系统的通信技术研究

通信是制约控制系统性能、影响控制效果的关键技术,而CAN总线本身可以保证通信的快速、实时和强抗干扰能力.但是,CAN协议只定义了物理层和数据链路层,具体的跳跃机器人控制问题上,需要应用层协议来实现.针对一种双臂单腿跳跃机器人,基于CAN总线搭建了上、下位机模式的控制系统,分析了双臂单腿跳跃机器人控制系统功能需求,设计了CAN应用层协议.实验结果证明,应用此应用层协议能够实现上、下位机间准确、高效的通信.     

单腿跳跃机器人的被动周期运动研究

单腿跳跃机器人系统是一个非线性系统,其是否存在被动周期运动,关系着单腿跳跃机器人是否能以最小能耗实现跳跃运动。文中采用Brute-force方法研究了最简跳跃机器人模型的被动周期运动,但Brute-force方法的最大一个缺点就是其初始条件是手动修改,这种手动修改初始条件的方法具有盲目性,即经过无数次的尝试,才能找到满意的初始条件,效率低下。文中最后提出设想,如果在确定初始条件前采用优化方法,找到合适的初始条件,那么就可以提高效率,避免了盲目性。     

单腿跳跃机器人轨迹规划

将单腿跳跃机器人简化成一个三杆模型,研究机器人跳跃过程中各个关节的运动轨迹问题,并在总结跳跃过程现有轨迹规划方法的基础上,运用参数化优化方法实现关节空间的轨迹规划,优化目标为机器人关节的控制势最小。将跳跃过程分解成开始段、腾空段、站立段和结束段,并对各段的关节轨迹分别优化,最后得到从静止状态开始起跳到着地后恢复至静止状态的整个跳跃过程的关节轨迹。     

微型气动轮式跳跃机器人的动力学建模与试验研究

为提高机器人对复杂地形环境的适应能力,提出了一种基于轮式移动和气动跳跃相结合的机器人结构设计和气动跳跃方案;对所提出的气动跳跃方案,进行了动力学建模;通过对模型的参数估计,计算出了机器人气动跳跃的理论高度;利用ADAMS对机器人进行了跳跃过程的运动仿真;制作了所设计的气动轮式跳跃机器人的原型样机,并进行了多次跳跃试验。计算机仿真和跳跃试验的结果与理论计算相吻合,证明了所提出的机器人跳跃方案的可行性。研究成果为设计微型机器人的气动跳跃提供了有益参考。     

腿型仿生跳跃机器人运动机理的研究综述

介绍了腿型仿生跳跃机器人研究的意义。主要围绕腿型跳跃机器人运动学和动力学仿生机理，讨论了跑跳动物运动仿生研究的主要问题，简述了跳跃机器人的两种研究方法。     

单足跳跃机器人动力学建模与仿真

针对跳跃机器人在整个运动过程中,系统所受约束不断发生变化,导致了系统动力学模型的复杂化问题,对单足跳跃机器人进行运动学分析,建立了机器人在着地阶段和腾空阶段的动力学模型,对动力学模型进行了数值仿真,验证了动力学方程的正确性,为机器人结构优化设计和运动控制提供了理论依据。     

可变起跳角度的球形跳跃机器人跳跃分析及其优化

针对跳跃机器人越障时自主控制与调整的局限性,设计了一款可变起跳角的球形跳跃机器人,该机器人采用C₆₀结构镂空外壳和平台调姿机构可实现变角度跳跃目标。通过分析机器人起跳、滞空、落地的运动过程,采用拉格朗日方程对机器人跳跃过程动力学进行建模。建立了起跳角对速度的影响方程,并针对单足跳跃过程,揭示起跳过程中打滑现象的产生与摩擦角之间的关系。基于机器人动力学方程,研究跳跃机器人面对越障时,与障碍物距离和起跳角度对跨越和爬升的影响。最后,利用ANSYS对其动力学进行仿真分析,有效保障了机器人跳跃任务的顺利完成,为球形跳跃机器人规划问题奠定了理论基础。     

基于动力学耦合分析的单腿跳跃机器人运动规划

根据系统的动力学模型,采用机构学中影响系数的概念,定义了主被动关节的动力学耦合度指标,并求解双臂在各指标下的最优运动位形区域.通过机器人三种主要运动任务的仿真验证了分析结果.最后结合耦合度分析和仿真结果的研究,对系统完成三种不同任务的双臂初始位形和平衡位置作了运动规划,使双臂在运动中力矩输出最小.     

基于ADAMS的垂直弹跳机器人动力学仿真

针对一种垂直弹跳机器人,利用Pro/E软件创建三维实体模型,然后利用Pro/E与ADAMS的数据接口软件Mechanism/Pro将模型及其特征参数导入ADAMS中,并在几何模型上施加适当的约束、接触力、驱动、传感器等,最后进行动力学仿真,主要分析了弹簧刚度对机器人的弹跳高度、弹跳速度和弹跳加速度等的影响.     

基于ADAMS的球形机器人的运动学分析

利用Pro/E建立了带臂球形机器人的虚拟样机模型,并结合ADAMS仿真软件对带臂球形机器人进行了运动学分析,包括机器人的圆周运动和爬坡运动,以此测出各驱动力矩的数值,为后期制作物理样机电机提供选型依据.     

一种结合动力学分析的机器人离线编程技术研究

在ADAMS平台上对HP6机器人进行虚拟环境下按给定轨迹曲线的运动仿真,从获取的各关节转角和力矩数据中分析找出其力矩超限点,在不改变机器人手部位姿和轨迹曲线的条件下,通过人工调整相应关节的转角,降低关节负载,修正由离线编程系统生成的同一任务机器人程序的相应代码,实现了使机器人在保持各关节力矩值处于安全水平下的轨迹规划和离线编程,并给出了应用实例。     

基于ADAMS的垂直弹跳机器人动力学仿真

针对一种垂直弹跳机器人,利用Pro/E软件创建三维实体模型,然后利用Pro/E与ADAMS的数据接口软件Mechanism/Pro将模型及其特征参数导入ADAMS中,并在几何模型上施加适当的约束、接触力、驱动、传感器等,最后进行动力学仿真,主要分析了弹簧刚度对机器人的弹跳高度、弹跳速度和弹跳加速度等的影响。     

基于ADAMS的驾驶机器人离合机械腿的动力学仿真

通过ADAMS对驾驶机器人离合机械腿在汽车起步时的动力学仿真,测量出其中关键约束所受的力和离合踏板的速度变化,可为机构设计提供数据和结构方面的参考.     

机器人脚底与沙土地面的接触参数的测试与确定

在研究的机器人课题中,设计了一测试系统,主要通过测量机器人脚底与地面接触的加速度来推导运算得到着陆脚的接触刚度七和最大接触阻尼系数Crux,为机器人仿真中与地面的接触参数提供了主要参考。由于地面工况比较复杂,又有许多不同的土质,因此只对松软的沙土地面工况与该机器人的接触参数确定作一测试系统。     

双连杆柔性臂动力学建模与仿真分析

基于修正的固定界面子结构模态综合法———Craig-Bampton法,利用多体系统动力学仿真分析软件MSC.ADAMS与有限元分析软件MSC.NASTRAN完成对双连杆柔性机械臂动力学建模,进行了运动学仿真分析,并且与刚性臂运动相比较,对柔性机械臂末端运动振动信号进行了频谱分析。分析结果表明,这种方法在多柔体系统建模和分析中是精确和高效的。     

基于ADAMS的并联机器人动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了一种并联机构的虚拟样机模型。对并联机器人进行动力学分析,为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。     

基于ADAMS的移动机器人仿真

讨论了一种新型的移动机器人结构。该机器人的形状与运行方式可以根据不同的环境进行改变,使得其具有更强的越障能力。运用ADAMS软件对其姿态变化过程的某些参数进行了仿真分析,获得了一些仿真数据,这些为其物理样机的设计、优化和控制等提供了理论依据。