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。     

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。     

基于Adams的四足机器人的设计

四足机器人由于灵活稳定,能够进行复杂控制,能适应各种不同的复杂环境。一直以来,四足机器人的研究都是足式机器人的研究重点。为提高机器人的运动速度,本文通过对足式机器人采用了如下改进:1)设计一种新型的机械结构,将电机安装在机器人躯干部位;2)设计改良了足端布置,缓解了机器人高速运动时的刚性冲击;3)通过仿真验证了方案的合理性。     

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。     

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.     

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.     

面对未知坡面的四足机器人足端轨迹仿真研究

随着四足机器人技术的日益成熟,应用领域也随之扩大,以往理想状态下平面的运动范围已不能满足现实中复杂的应用场合.为实现四足机器人未知坡面的平稳运动,以平面上成熟的Trot足端轨迹为基础,根据调整四足机器人在斜坡的质心投影,对足端轨迹进行重新解算,提高机身运动过程中的稳定性.对运动用MATLAB和ADAMS平台进行仿真,使...     

基于融合概率模型的非结构地形四足机器人足端控制系统

足式机器人应用到非结构化环境中,管理触地状态过渡的能力是一项关键技术.针对传统机器人学的足端控制难以适应非机构化地形的问题,提出一种基于融合概率模型的非结构地形四足机器人足端控制系统.该系统首先建立预测模型,即足端在规定步态相位下的足端状态预测概率模型.再建立观测模型,即服从正态分布的地面高度概率模型和基于气压传感器的...     

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。     

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。     

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。     

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...     

机械制造工艺中的四足机器人轴结构稳定性设计

针对机器人的装配结构比较复杂、零件较多的情况,文章综合考虑了机器人装配工艺系统可靠度的主要因素,针对机器人的装配工艺系统对应的零件配位公差,综合运用机器人零部件结构优化设计方法,针对机器人的装配工艺系统的定位稳定性,对机器人的加工工艺进行最优化设计,全方位建立机器人装配工艺系统可靠性优化设计模型,得到装配系统优化设计结果,降低了机器人装配系统4%的设计成本,对机器人的装配系统的控制具有较大的工程指导意义。     

变步距可转向四足爬楼机器人研究

本文介绍了一种三自由度爬楼机器人,通过手动配合控制机器人适应不同尺寸的楼梯和转向,结构上由腿部运动单元、变步距单元、转向机构单元和自平衡机构单元组成.结合仿真对腿部行走部分的四连杆机构进行优化以及腿部零件的力学有限元分析.验证结果表明:机器人平移和爬楼过程平稳可靠,设计实用性强,具有推广价值.     

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。     

基于SolidWorks的振动吸附式四足爬壁机器人设计

以爬壁机器人的运动过程为研究对象,对运动过程做了模拟仿真.首先对爬壁机器人进行分析,根据壁虎爬行的运动原理和吸附方式,对爬壁机器人进行总体方案设计,确定爬壁机器人的组成部分.该爬壁机器人主要有3个部分的结构设计:主体结构、腿部结构以及吸附结构;其次,通过SolidWorks软件对爬壁机器人各零部件具体结构进行三维建模,...     

基于MPU6050的轮式机器人姿态检测系统设计

轮式机器人在行驶过程中容易出现姿态控制偏差。基于此,本文设计了一种基于MPU6050模块的轮式机器人姿态检测系统,分析了系统硬件模块图,介绍了姿态检测系统软件设计。实验结果表明:该检测系统能够很好地解决轮式机器人行驶过程中容易出现姿态控制偏差的问题。     

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...