仿壁虎脚趾结构设计及粘附运动性能测试

壁虎具有在各种表面(如地面、墙面、天花板)上运动的超凡能力。根据大壁虎的脚趾结构及其粘附方式,模拟大壁虎脚趾,设计具有微小粘性褶皱和柔性悬臂结构的仿壁虎脚趾。用多用途摩擦粘附性能试验台,测定仿壁虎脚趾的粘附性能,即仿壁虎脚趾最大拉伸粘附力大小与粘附次数、拉伸角度、粘附轨迹等参数的关系。试验表明模拟壁虎脚趾研制的新型粘附脚趾具有和生物壁虎脚趾相近的粘附力学特性。将此脚趾用于仿壁虎机器人,成功地实现了仿壁虎机器人的90o爬壁。

小型三维力传感器的设计和解耦测试研究

研制了一种小型电阻应变式3维力传感器,采用一种新型弹性体结构,其自上而下开有多层槽孔,4个电阻应变片贴于弹性体侧面,用于检测空间3维力。采用弹性体的位移变化量转化成应变片的应变量,运用有限元仿真分析力作用与应变关系,判定了具有该弹性体结构的传感器力解耦性能。针对实际3维力传感器进行静态标定和解耦计算,得到3维力解耦矩阵。3维力实验测试表明,所研制的传感器具有较高的精度,较好地消除了3维间的耦合性,能够满足小量程微小型机器人力反馈控制需求。

基于三维力反馈的仿壁虎机器人单腿运动控制

分析了仿壁虎机器人机构,建立机器人单腿的运动学模型,并通过代数法求逆解。静态标定三维力传感器并计算分析了传感器解耦矩阵,设计了力信号放大和滤波电路。建立足端黏附材料的弹簧模型,采用增量式关节运动方式,设计了足端三维力反馈控制算法。在Quanser的半实物仿真平台上验证了三维力反馈控制算法。实验表明仿壁虎机器人对足端三维力控制性能良好,三维力反馈控制算法可行,为具有力感知的仿壁虎机器人实现爬壁运动奠定了实验基础。

基于LPC2103的仿壁虎机器人控制系统设计

仿壁虎机器人要实现空间三维表面运动能力,对控制系统的智能微小化具有更高要求。本文基于大壁虎的结构和运动特点,设计了一种仿壁虎机器人,其硬件采用以LPC2103为核心的机器人控制系统,利用该芯片的4个定时器,产生12路PWM波控制机器人各关节运动,同时与设计的无线通信模块组成完整的仿壁虎机器人运动控制系统。实验结果表明,仿壁虎机器人的12自由度关节运动控制平稳,能够实现稳定爬壁运动。该仿壁虎机器人控制系统在实时计算能力、存储容量、外设扩展性以及小型化上都有着较好优势。

液压四足机器人新型腿结构设计与性能分析

为实现机器人的高负载、不平地面的高适应性运动要求,设计了一种新型的液压四足机器人腿结构。提出了腿模块机构,是带有平行四边形结构的四连杆腿模块机构,与传统的曲柄滑块四连杆机构进行了运动分析比较。基于MATLAB的SimMechanics软件模块,进行了仿真分析。结果表明带有平行四边形结构的四连杆腿模块机构具有较好的传动性能,该种腿结构的液压缸运动更为平稳,可确保机器人整体性能的优越性,为液压驱动的足式机器人腿结构设计提供新的设计途径。

基于ADAMS的仿壁虎机器人步态规划及仿真

分析了一种仿壁虎机器人的机械结构及其运动学原理,通过对壁虎运动行为的研究,规划了一种仿壁虎的墙面爬行对角步态.利用ADAMS对机器人沿垂直壁面爬行的运动进行了仿真,分析了模型质心位移、关节转矩以及足部与壁面之间的接触力等参数.最后通过实验分析,验证了结构设计、步态规划的合理性,所选择的电机符合设计要求.

一种小型电阻应变式三维力传感器的仿真设计

研制了一种小型电阻应变式三维力传感器,其弹性体由主弹性体和附加弹性体组成,主弹性体上开有若干槽孔,电阻应变片贴于附加弹性体上,而附加弹性体与主弹性体通过物理方式连接。采用有限元方法进行仿真分析,将弹性体的位移变化转变成应变片的应变量,利用静力不同时应变不同的原理分析了弹性体的解耦性能。有限元分析计算和静力实验结果表明,所研制的传感器具有较高的灵敏度,并能够较好地消除各维间的耦合。

基于ADAMS的液压驱动四足机器人步态规划与仿真

为实现机器人的高负载、不平地面的高适应性运动要求,设计了一种液压驱动的四足机器人。分析了四足机器人的机械结构,机器人腿结构具有运动关节少、运动空间范围大特点,利用ADAMS规划设计了四足运动步态,并在ADAMS中进行动力学仿真。仿真分析了对角步态下机器人质心位移、液压缸驱动力以及与地面的接触力等参数,获得了液压缸工作流量、功率参数。仿真结果验证了机器人结构设计、步态规划的可行性,为液压缸、发动机选型提供了参考依据。

基于Matlab的仿壁虎机器人仿生步态规划与仿真

在深入观察分析壁虎爬行步态的基础上，针对其非连续约束变结构运动特点，进行了新型仿壁虎机器人的运动学分析，设计了一种前脚掌姿态和落点位置参数可调的仿生多步态规划方法，以弥补现有的步态规划方法中存在的运动协调性差、适用面窄等不足。基于Matlab软件平台开发了仿生步态规划程序，分析比较了仿壁虎机器人在对角和三角步态下的仿真实验结果，结果表明，仿壁虎机器人运动协调稳定，能够实现不同环境下的步态要求，验证了仿生步态规划方法的正确性和可行性，为基于不同环境下多步态数据生成奠定了基础。

一种仿壁虎机器人侧向地壁过渡方式及步态

壁虎身体沿脊椎轴的两个方向都具有很好的柔性,为实现多种地壁过渡提供了可能,然而壁虎更乐意采用侧向过渡方式。由于所研制的仿壁虎机器人结构的体长方向刚度远高于体宽方向刚度,因此其侧向地壁过渡是一种较好的方式。采用软件联合仿真,提出并规划了一种侧向地壁过渡步态方式,并得到其过渡时的步态运动序列和各关节旋转角度。

仿生四足机器人嵌入式控制系统设计与实验分析

仿生设计一款小型的单腿具有四自由度的仿生四足机器人,开展机器人运动学正逆解分析。基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式芯片建立了机器人控制系统。该控制系统以半双工串口通讯方式向各个关节数字舵机发送步态数据包,控制舵机转动角度值,从而精确地控制四足机器人的稳定协调运动。实验结果表明:机器人在行走过程中机身的横滚角、俯仰角、偏航角(RPY角)变化较小,运动较为平稳,验证了机器人运动学正逆解准确性;以及所设计的嵌入式控制系统能较为精确地控制四足机器人运动,实现稳定的四足行走。该小型的嵌入式控制系统具有运算处理速度快、外设可扩展性和存储能力强的优点,满足仿生四足机器人智能算法、低功耗运动要求。

昆虫的扑翼轨迹及高升力机理

通过昆虫飞行运动学测试系统测试了约束状态下蜻蜓、独角仙和鸣鸣蝉等3种昆虫飞行时的各项参数,分析了1个周期的扑翼过程、扑翼轨迹和翅膀变形等。蜻蜓的扑翼频率为22±3 Hz,独角仙的扑翼频率为30±5 Hz,鸣鸣蝉的扑翼频率为39±6 Hz;蜻蜓的翼尖轨迹为"8"字形,独角仙为类"8"字形,鸣鸣蝉为椭圆形;发现在下扑和仰旋阶段,翅膀形状近似为伞状,这种伞状效应能有效提高升力。研究昆虫飞行不同拍翅模式下的升力特性对微型飞行器的机动飞行设计有参考意义。

基于STM32F103VET6的四足机器人控制系统设计

分析了四足哺乳动物身体结构及运动方式,设计了一款四足仿生机器人。采用STM32F103VET6为核心的控制芯片构建硬件控制系统,利用芯片的通用定时器产生12路PWM波控制机器人各个关节运动。实验结果表明,四足机器人的12个关节运动平稳,对复杂运动步态的控制精确,实现了在地面的稳定运动。

移动可伸缩三维倒立摆模型的双足机器人步态控制策略

双足机器人的步态控制策略是保证双足稳定行走的重要条件之一.结合人在行走时ZMP平稳移动的特性,建立了一种移动可伸缩三维倒立摆模型;在约束平面内分析ZMP与COG的运动关系,将ZMP和COG分别定为快变因子和慢变因子,提出了移动可伸缩三维倒立摆模型的双足机器人步态控制策略;最后通过Matlab/ADAMS进行了步态控制仿真研究.仿真结果表明双足机器人可以稳定地行走,验证了该步态控制策略的可行性.

乡村产业数字互联与风貌在地营建——以杨桥村“富竹云驿”为例

在全面推进共同富裕现代化基本单元建设和数字时代的大背景下,社会面上的信息传递变得愈发重要,通过信息化方式与互联网平台整合乡村资源,加强信息交互是促进乡村产业多元化发展和实现乡村振兴的重要方式之一。在此,以临安区太湖源镇杨桥村风貌驿项目实践为例,通过规划及建筑设计手段,落位云平台,改造提升竹乡风貌,打造信息交互与对外展示窗口,以空间设计回应产业升级,为打造强普适性、强个性共存的共同富裕乡村基本单元示范样本提供参考。

基于微机电惯性传感器的四足机器人姿态检测

提出了一种基于微机电惯性传感器的四足机器人姿态检测系统和方法,由加速度传感器和角速度传感器模块组成,经数据计算可获取静态姿态、动态加速度、静态欧拉角和动态欧拉角检测等。对加速度传感器和角速度传感器参数标定和信号调理,建立了四足机器人姿态检测模块的硬件系统。通过在四足机器人上进行了姿态检测模块的测试,表明该姿态检测系统能有效检测到四足机器人的关键姿态特征量,为四足机器人的姿态稳定性控制提供设备保障。

药剂清洗技术在规整填料减压塔上的应用

用药剂清洗剂对常减压蒸馏装置的减压塔规整填料进行清洗，用钝化剂进行钝化保护，防止规整填料自燃。通过对减压塔进行柴油冲洗，热水冲洗，蒸塔及冷水冲洗后，采用高效硫化亚铁钝化剂进行循环钝化。规整填料通过清洗、钝化处理后，可防止硫化亚铁自燃。

仿生四足机器人对角步态规划及稳定性分析

以仿生四足机器人作为研究对象,为改善对角步态的稳定性,提出了通过改变对角步态中支撑足的初始位置来提高机器人运动稳定性的方法。通过支撑足位置参数n来改变其初始支撑位置,仿真表明:n从0开始递增直至0.3,稳定性逐渐提高;在n=0.3附近翻转角达到最小,机身偏转最小,稳定性最好;n>0.3之后稳定性又逐渐减弱;此外在步态规划中研究发现以复合摆线作为足端轨迹相比于椭圆曲线更有利于机器人行走的稳定性。仿真与实验证明了该方法的准确性以及可行性。因此,通过调整支撑足的初始位置以及选择复合摆线作为足端轨迹能使机器人的稳定性有较大提高,为仿生四足机器人的对角快速稳定行走奠定基础。

基于样条插值的仿壁虎机器人足端脱附轨迹规划

针对仿壁虎机器人足端粘附脱附运动,提出了Spline三次样条插值与Matlab/Simulink半实物仿真相结合的足端轨迹生成及优化的方法。合理选取关键节点,利用三次样条插值,可快速得到所需复杂的光滑轨迹曲线。设计了测试平台并进行半实物仿真,通过分析数据采集卡采集的脱附力的变化趋势,并合理调整三次样条插值数据节点,优化脱附轨迹及其法向力与切向力,使仿壁虎机器人单足脱附过程切向力和法向力保持在较小范围。验证了该方法在单腿运动轨迹生成中的有效性和可行性,为四足步态生成与爬壁实验奠定基础。

基于移动变长倒立摆的四足机器人对角支撑的稳定性控制

四足机器人系统复杂,运动自由度多,其动态稳定性一直是机器人控制领域的难点与热点。为使四足机器人能够在复杂多样的自然环境中运动自如,针对四足机器人特殊的对角双足支撑动态稳定性问题进行探究。将足式机器人简化为可移动变长倒立摆模型,对其进行运动学和动力学分析,设计了一种运动稳定控制算法,使四足机器人能在对角双足支撑的情况下保持稳定,在受到外力的干扰时可自动调整,并再次恢复到平衡稳定状态。以搭建的四足仿狗机器人为实验平台,开展了对角支撑的平衡实验,实验结果表明四足机器人能够在对角支撑下精确控制自身的稳定,验证了该控制算法的可行性,为后期四足机器人动态稳定性行走奠定重要基础。