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。     

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.     

气动柔性关节仿生六足机器人步态规划与运动性能研究

采用自主研发的气动多向弯曲柔性关节设计了一种仿生六足机器人。该机器人外形类似蜘蛛,利用腿部柔性关节在气压下的形变进行驱动。针对机器人腿部运动的特点,采用三角步态法,规划了机器人的行进和转弯步态,进行了仿真和实验。依据关节形变机理,建立了机器人运动学模型,确定了本体和足部位置关系,分析了机器人的步距、转角和整体速度,并通过实验加以验证。利用3D运动捕捉系统进行了机器人运动学实验,获得了机器人足部工作空间,分析了在不同气压、步频和负载条件下机器人的运动性能。实验结果表明,按照规划步态,通过气压控制系统协调腿部运动,机器人可实现前进、平移和转弯等功能。该机器人最大运动速度为100 mm/s,可负载能力为0.5 kg。     

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。     

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.     

多足机器人单腿运动学分析

多足机器人因其腿部具有多自由度、运动灵活等特点,因此对机械腿的研究就显得十分重要。笔者以多足机器人的串联三自由度机械腿为研究对象,从几何角度分析并研究其运动性能,而暂不考虑产生这些运动所需的力或力矩的作用。并且多足机器人每条机械腿的结构都相同,所以在对其进行运动学分析的过程中,以单腿的运动学作为研究基础。本研究将对腿部连杆结构建立D-H模型,求解两连杆坐标系间的变换矩阵,然后再求机械腿运动学的正解和逆解。采用Matlab Robotic Toolbox建立仿真模型进行验证,并运用蒙特卡洛数值分析法对足端工作空间进行仿真分析。     

六自由度手臂机器人的捡拾动作研究

六自由度是工业上常用的机械手臂结构,通过对机械手臂工作原理和结构的研究,完成了六自由度手臂机器人的系统设计和构架设计,分析了机械手臂的自由度,并对相关功能进行了测试。     

典型果蔬采摘机器人研究现状与趋势

随着经济结构的调整,农业劳动力逐渐向社会其他产业转移,果蔬采摘人工成本逐年提高,严重影响果蔬产业的健康发展.因此,研究和开发果蔬采摘收获机器人对于提高果蔬采摘收获质量、降低劳动强度、提高劳动生产率和增加经济效益具有重要意义.本文结合现阶段国内外典型果蔬采摘机器人的研究实例,对果蔬采摘机器人目前存在的一些问题进行综合分析...     

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...     

复杂地形下仿生轮腿式机器人位姿控制研究

丘陵山地地势复杂、地形多变,农机装备作业环境以倾斜角度较大的斜坡为主,传统农机装备在丘陵山区复杂地形下作业时效率低、稳定性差,甚至会出现侧倾、翻车等现象。本文从仿生机械设计角度出发,提出一种在丘陵山地复杂地形下能够自主实现位姿调平控制的轮腿式机器人平台,提升复杂地形下的作业稳定性和安全性。以昆虫后足为仿生机械设计对象,并结合多连杆机构原理,完成新型变行程轮腿机构及机器人平台的整体架构设计。采用D-H参数法分析了轮腿机构运动学特性,结果显示轮腿式机器人离地间隙最大调整量为574mm,具备较强的越障能力。在空间坐标系上定义轮腿式机器人空间姿态参数,推导得到机身姿态角与轮腿伸缩量之间的空间姿态模型,并设计了基于NSGA-Ⅱ的机身空间姿态逆解算法。基于空间姿态逆解算法构建了轮腿式机器人全向位姿调平位姿控制系统,包含机身调平控制器、“虚腿”补偿控制器和质心高度控制器,在复杂地形下行驶时能够控制轮腿式机器人俯仰角、侧倾角、接地力、质心高度等空间姿态参数,然后通过搭建的轮腿式机器人ADAMS-Matlab联合仿真模型完成了位姿控制系统算法仿真验证。在机器人样机上开展了离地间隙自动调整和机身全向位姿调平试验,试验结果表明,试验样机离地间隙最大调整量为574mm,同时在复杂地形下能够实现机身位姿全向自动调平,调平平均时间约为1.2s,调平平均误差为0.8°,位姿控制响应速度与调平精度能够满足实际工作要求。     

农业机器人技术现状及典型应用

农业机器人是自动化和智能化农业发展的重要形式。分析了国内外农业机器人的研究现状,介绍了当前农业机器人的典型应用,详细阐述了国外农业机器人产品在视觉图像处理、多传感器融合、自主导航及末端执行器等方面的先进技术和作业方式。最后,总结了农业机器人存在的问题并提出可行的相关建议,从而为我国农业机器人的研究开发及商业化应用提供思路。      

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...     

六自由度农业采摘机器人驱动控制仿真研究

农业采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,利用仿真技术分析机器人的运行情况和合理的优化机器人是未来机器人的研究的重点.为此,采用Matlab/Simulink环境下的Simulink工具箱、SimPowerSystems模块库和powerlib模块库三者相结合的方法,建立了通用型六自由度机械手农业采摘(GMFS-360)机器人仿真模型并进行了仿真分析,利用Matlab的函数模块对机器人的运行性能进行了优化设定.然后,建立了农业采摘机器人的驱动控制系统仿真模型、定位控制系统仿真模型、速度和惯性矩系统仿真模型,实现了虚拟环境下机器人的各个旋转轴的驱动运行,通过仿真分析证明了控制算法和仿真模型的正确性.通过对农业采摘机器人仿真分析,可以直观地了解采摘机器人的构造原理及其运行状况,为农业采摘机器人的调试和具体实际操作提供理论依据和模型.     

基于Arduino的六足仿生机器人的设计与研究

文章分析了六足机器人的工作原理,机械结构设计和运动步态,并以Arduino板作为主控板,舵机控制板控制舵机,超声波和红外传感器结合实现机器人平稳运动。     

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.     

基于蚁群算法的六自由度采摘机器人轨迹规划研究

在现代农业生产中,果蔬采摘作业复杂而繁重,采摘机器人在作业过程中常常需要经历成千上万个果蔬采摘点,面对这样巨大的工作量,采摘机器人移动路径规划显得非常重要。为此,以采摘机器人运动轨迹为研究对象,以其运动轨迹总长最短为研究目标,针对机器人各关节机构运动速度变化情况及机器人运动特性,利用基本蚁群原理对六自由度采摘机器人的路径进行规划。实验结果表明:所设计的采摘机器人轨迹优化技术不但路径优化能力强、运动轨迹平滑,还具有可靠性强及稳定性好的优点。     

基于六维力传感器的机器人本体碰撞点检测研究

针对皮肤力传感器对机器人碰撞点检测的不足,提出了一种利用六维力传感器进行机器人本体碰撞点检测的方法。该方法利用传感器采集数据进行自约束,无需依赖碰撞体表面几何信息,将空间碰撞外力矢量线投影到最优平面中进行初步求解,再代入原始方程进行碰撞点的求解;引入了误差因子,以保证计算结果的绝对误差最小;在数据预处理方面,提出了一种动态力补偿算法,以保证基座处六维力传感器在机器人运动过程无外力碰撞下的读数恒为零,当传感器的数值超过一定阈值后即可认为机器人与外界发生碰撞。对本文提出的算法进行了仿真实验,结果表明,动态力补偿算法的合力最大相对误差为4.8925%,碰撞点检测算法在实验距离最远598.61mm处误差最大,为8.7119%。本文提出的动态力补偿算法的精度随碰撞点距离的增加没有明显变化,但在碰撞力一定时,随着碰撞距离的增加相对误差不断增大。     

基于MATLAB的六轴工业机器人的分析

按照D-H方法建立坐标系,确定机器人的参数,进行机构的正运动学及逆运动学相关分析,继而在MATLAB中运用Robotics Toolbox工具对机构进行相关运动学的仿真,设定6个轴的关节角参数,用正运动学进行仿真,得出的末端执行器的位姿参数运用到逆运动学仿真中,得出各关节角的关节变化,在分析中同时得出相应的末端执行器的运动轨迹及相应的关节角的曲线变化,验证设计是否合理。     

基于加速度传感器的步态分析研究

本文介绍了基于加速度传感器的步态数据采集方案,并对加速度信号数据进行相应的预处理、特征提取和分析,对比不同的步态数据集合相关系数,实现了对步态数据的更优处理和评估.     

六自由度串联机器人自适应鲁棒控制算法的改进

针对鲁棒控制在六自由度串联机器人轨迹跟踪控制性能较差以及自适应控制收敛有限,容易造成机器人出现无法控制和往复震荡等现象。为此,综合考虑机器人动力传输与摩擦学特性,为降低测量误差对系统参数估计的影响,利用极大似然参数估计方法得到参数辨识的精确结果,同时将自适应鲁棒控制的积分参数估计调整为比例积分参数估计,在期望补偿自适应鲁棒控制算法的基础上提出改进自适应鲁棒控制算法。仿真验证表明,提出的改进算法显著提高系统的运动稳定性和可控性,轨迹的跟踪精度大大提高。