基于曲柄摇杆机构和凸轮机构的四足机器人步态分析

足式机器人是近年来各国科学家大力关注的机器人研究一个比较活跃的领域,四足机器人以其结构和控制方法的相对简单成为足式机器人的一个理想研究对象.四足机器人不但可以应用在军事、行星探测、救灾等领域,而且在家庭娱乐、仿生学等领域大显身手.文章采用埃万斯连杆机构进行一种稳步四足机器人的机构设计分析,并利用Matlab软件对其足迹的稳步性做了运动分析.     

基于STM32-PCA9685的四足机器人控制系统设计

近年来,四足机器人成为腿足式机器人研究的热点,控制系统作为整个机器人系统的核心部件之一,对机器人运动控制起着至关重要的作用。如何开发有效简便的四足机器人控制系统成为重要问题。文章设计了一款基于STM32-PCA9685的四足机器人控制系统,主控器STM32F407ZGT6通过构建的运动学模型计算机器人12个关节的目标转角值,转化为PWM波信号指令,再通过IIC通信协议发送给PCA9685,产生12PWM波控制信号控制关节舵机转动。该控制系统极大地节约了STM32F407ZGT6的资源接口,仅需占用其4个接口就可以控制12个舵机实时转动,提高了通信的稳定性。最后,文章通过四足机器人的单腿摆动实验和站立实验验证了该控制系统的稳定性和实用性。     

融合IMU的四足机器人腿部里程计

针对四足机器人腿部里程计问题,提出了一套融合IMU和四足机器人运动学的腿部里程计算法。首先介绍了四足机器人的结构和参数,对四足机器人进行运动学分析;然后通过分析接触力,计算腿部的接触概率;最后利用卡尔曼滤波将四足机器人运动学和IMU信息进行融合并计算四足机器人腿部里程计,通过实验验证腿部里程计的实际性能。     

四足机器人的障碍检测及躲避系统设计

当今社会,人工智能行业蓬勃发展,机器人是未来发展的必然趋势。仿生机器人是机器人领域的一个重要分支。文章根据全国机器人大赛ROBOCON赛事规则要求,设计了一款四足机器人,采用STM32F407VET6作为主控制器,对其自主避障系统做了研究。针对四足机器人的障碍检测及躲避,设计了一种基于激光雷达、光电等多种传感器信息融合的自主避障算法及避障策略的四足机器人,在上位机对各方面功能进行仿真,实现四足机器人自主避障,并对四足机器人的障碍检测及躲避系统进行实验验证,证明理论的可行性,满足了预期的设计指标。     

基于Trot步态的液压四足机器人关节驱动力仿真分析

采用液压能代替传统的电能驱动机器人的功率密度高、控制算法简单,输出转矩较大,负载能力强。以液压四足机器人为参考对象,利用SolidWorks建立四足机器人的三维模型,并利用MATLAB,ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法研究其在对角(Trot)步态行走过程中步态参数对液压四足机器人关节驱动力的影响,通过参数优化使得关节驱动力对液压系统的影响最小,从而能够实现四足机器人的稳定行走,同时,也为四足机器人液压系统设计提供了理论分析依据。     

可重构仿生四足机器人倾覆后恢复机理与特性研究

农业环境起伏多变,边界模糊,大多呈非结构化分布。四足机器人在复杂农业环境中作业时,易出现因倾覆失去运动能力的情况,因此机器人需具备倾覆后自我恢复能力。传统四足机器人倾覆后恢复多数依靠腿部运动来实现,而可重构四足机器人,可通过躯干与腿部协调运动来实现倾覆后自我恢复。本文基于可重构躯干构型多变,得到了多种仿生形态的可重构四足机器人,规划了基于可重构理论的倾覆后恢复机理。对比倾覆后可重构机器人利用躯干拱起折叠和单侧翻转折叠两种恢复方式,分析R1型、R2型可重构四足机器人恢复的运动特性。利用软件ADAMS进行仿真,对仿真数据进行分析,证明了可重构躯干比刚性躯干更有效地减少了恢复过程中的冲击。最后设计样机并进行实验,验证机理实施的可行性与稳定性,研究结果表明其可降低实现静态自我恢复的难度。     

四足机器人trot步态联合仿真分析

以四足机器人为研究对象,利用SolidWorks建立四足机器人的简化模型,并利用MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法,通过不断调整轨迹参数,实现了该机器人稳定的trot步态行走,验证该结构的合理性以及稳定性。通过联合仿真可以方便地进行参数优化,得到设计物理样机所需的数据,大大提高了设计效率。     

四足仿生机器人的设计

近年来,机器人逐渐进入人们的日常生活,帮助人们处理一些复杂繁琐的事情。与此同时,有关机器人的比赛也蓬勃兴起,经过几十年的发展,不同机器人的比赛项目已经多达四十余种。而四足仿生机器人的相关赛事是最近几年才兴起的,本文对四足仿生机器人的结构进行设计并优化,使它能够快速完成任意轨迹的循线。     

仿生四足机器人自适应粒子群优化控制

针对仿生四足机器人液压伺服驱动所带来的非线性和参数时变性等问题,有效抑制基于位置内环PID控制液压伺服系统过程中产生的高频振动对仿生四足机器人稳态行走的影响,采用自适应粒子群(PSO)算法优化位置内环PID控制的仿生四足机器人液压伺服系统。该方法能让PID控制器快速通过粒子种群的随机搜索和全局通讯来寻找最优解作为仿生四足机器人实时控制中的PID控制参数,优化液压伺服系统的传动性能。在分析仿生四足机器人结构和液压驱动模型的基础上,建立了液压伺服系统仿真模型。通过Mat Lab/Simulink软件对所建立的模型作为目标函数进行了正弦响应跟踪仿真试验,并在所设计的仿生四足机器人试验样机上进行了对角步态行走测试。实验结果表明:与传统的PID控制器相比,采用自适应粒子群(PSO)算法优化PID控制的液压伺服系统,具有更好的动态响应和鲁棒性,能够有效地提高对仿生四足机器人液压伺服系统的控制精度,保证仿生四足机器人能够平稳行走。     

腿轮混合式六足机器人设计

本项目以STM32F429为主控制板,研究腿轮混合式六足机器人的结构设计和控制平台,结合轮式机器人与六足机器人的结构和运动特点,设计腿轮混合式六足机器人模型。通过搭建相应的硬件平台,实现该机器人轮式模式和腿式模式的转换,三角步态的运动方式和远程数据图像的传输。     

基于模型的四足机器人步态转换控制研究

为了解决基于模型的控制方法在四足机器人步态转换过程中稳定控制问题,本文在仿生学和机构学基础上设计了一款四足机器人样机平台,并推导了机器人单腿运动学模型。在足端可达工作空间内规划了机器人抬腿高度和迈步步长,利用理想的复合摆线轨迹,通过合理控制步态周期,提出了一种过渡段变周期控制方法,实现了步态转换前后定速度控制和变步长控制,保证了步态转换前后速度不变或可变。为了验证所提算法的正确性和稳定性,分别开展了单腿足端轨迹实验和整机步态转换实验。在完成整机运动控制的基础上,对比了基于模型的控制方式和基于中枢模式发生器的控制方式在四足机器人步态转换过程的应用。仿真和实验结果表明,在基于模型的控制算法下,四足机器人可以实现步态的平滑转换,且速度能伴随步长和周期的变化实现调节,满足了不同速度下的行走要求,为四足机器的运动控制提供了参考。     

基于最小二乘法的四足机器人地形估计

四足机器人已经成为仿生机器人研究领域中最大的热点之一。但是目前由于技术手段有限,已经研制开发的四足机器人多数只能完成较为简单的行走、小跑等运动形式,且主要是在水平规则的地面环境中。为了考虑到四足机器人在斜坡地面上的稳定运动,本文提出了一种基于最小二乘法估计斜坡地形为一个三维空间平面的方法,该方法只利用了姿态传感器和四个最新的落地点位置,即可将地形信息求解出来。最后展示了对四足机器人进行的仿真实验,实验表明该方法具有较好的估计效果,能够提升四足机器人对未知环境的适应能力。     

四足机器人静步态轨迹规划与仿真分析

以四足机器人为研究对象,针对四足机器人在正常行进过程稳定性不高的问题,提出一种基于重心移动的间歇性walk步态规划。利用SolidWorks建立四足机器人的三维建模。首先利用D-H算法推导出单腿的运动学方程,然后借助MATLAB采用摆线曲线进行轨迹规划。同时,利用五次多项式曲线借助MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法,通过不断调整轨迹参数,实现了该机器人稳定的静步态行走,验证该结构的合理性以及轨迹算法的稳定性。     

基于五次多项式的四足机器人轨迹规划

为达到四足机器人在地面上稳定、连续行走,不出现打滑、侧翻等现象的目的,提出一种基于walk静步态的五次多项式足端轨迹规划方法。首先利用D-H坐标法推导四足机器人单腿的运动学方程,由运动学逆解得到四足机器人足端轨迹和关节角之间的关系。将水平和竖直方向的约束方程代入五次多项式,分别求出支撑相和摆动相的足端轨迹方程。最后通过将轨迹方程代入MATLAB和ADAMS中进行仿真验证,实验结果验证了该轨迹规划方法的正确性。     

六足仿生机器人步态规划与控制系统设计

本文以六足仿生机器人为研究对象,设计其机械结构,并通过分析"六足纲"昆虫的运动原理,进行步态分析,完成六足机器人的硬件电路及软件程序设计,使其能够完成多种运动方式并保证其强度。     

串并混联四足仿生机器人动力学建模与分析

对一种可快速行走、承载能力大及侧向解耦较好的串并混联四足仿生机器人进行动力学建模与分析。阐述了腿部机构的布局,进行了运动学分析,建立了具有显式的线速度雅可比矩阵,并推导了各构件的速度与末端线速度的显式表达式。采用Lagrange方程建立了显式的腿部机构动力学方程,推导了腿部机构的逆动力学方程。通过实例对腿部机构的逆动力学方程进行验证,分析了步长对驱动液压缸最大输出力的影响规律;依据逆动力学方程建立了仿生机器人的移动能耗性能指标,并对仿生机器人的移动能耗进行了分析。实例与分析表明,动力学方程理论推导正确;在腿部足端着地的瞬间各驱动液压缸产生最大输出力,与抬腿高度无关;在直线行走和侧向行走时,随着步长的增加,液压缸输出力单调增大;在腿部机构侧向行走时,3个驱动缸中侧摆缸输出力最大。     

基于TRIZ理论的农用机器人底盘创新设计

针对四轮驱动式轮式农业机器人底盘在复杂农田等非结构化道路作业时转向不灵活、易困于湿软农田中以及生产成本较高等问题，运用TRIZ的理论对其进行改进设计，利用矛盾冲突解决理论找出了NO.05-合并与NO.34-抛弃或再生两个发明原理，据此创新设计了一种对角驱动式多功能农业机器人动力底盘，并从技术上、经济上、社会效益等方面对创新设计方案进行评价，发现该设计方案不仅有效降低了生产制造成本，更重要的是机器人转向更加灵活，多种转向方式使得农业机器人适应的户外复杂农田场景的能力显著增强，扩大了农业机器人的市场范围，对于农业机器人的研究与市场推广有重要的参考意义。     

基于速度逆运动学的六足步行机器人位姿闭环控制

六足步行机器人位姿控制系统是强耦合冗余非线性系统,对单腿速度逆运动学进行研究,建立六足步行机器人速度逆运动学模型,对六足步行机器人位置和姿态进行解耦控制。对机器人位置和姿态采用比例控制策略,建立机器人位置控制闭环和姿态控制闭环实现六足步行机器人位姿闭环控制。基于六足步行机器人平台,由MATLAB和ADAMS建立六足步行机器人仿真模型,并对六足步行机器人位姿闭环控制进行联合仿真,仿真结果验证了六足步行机器人位姿闭环控制方法的正确性。     

八足蜘蛛机器人的设计与实现

在自然界中,蜘蛛因其独特的爬行机理可以在垂直的墙壁甚至倒立在天花板上行走.文章阐述了一个运用仿生学原理设计的八足蜘蛛机器人,最终的蜘蛛机器人可模仿现实当中蜘蛛的爬行方式在平地进行爬行运动,实现前进、后退、转弯等动作,为进一步研究多足步行机器人提供了参考.     

基于NI板卡的四足机器人系统搭建

四足机器人涉及到机器人学、生物学、神经网络以及传感器等各类技术,因此在世界上得到了很大的关注。NI板卡集成了NILinux ■的实时处理器,可重配置的FPGA(Field Programmable Gate Array),采用图形化编程语言labview,可实时吞吐大量数据。本文采用NI板卡构建一种并行控制系统框架,通过FPGA实时计算输出pwm波,实现了四足机器人电机的控制,有效提高系统实时性。