仿生六足机器人虚拟模型控制

论文针对仿生六足机器人运动问题,提出了一种基于虚拟模型控制(Virtual Model Control,VMC)的简单直观的运动控制方法。在VMC框架中,一系列虚拟原件安装在机器人关节上,以产生相应的虚拟力。将机器人腿的运动模式分为站立相和摆动相两个阶段。站立相中,VMC被用于控制机器人躯干姿态,包括躯干高度和欧拉角;摆动相中,VMC为摆动腿提供控制,使其遵循期望的轨迹。通过状态机实现机器人腿状态切换和运动配合。仿真结果表明,设计的控制器可以实现六足机器人三角步态稳定行走。

仿生六足机器人的运动分析及步态仿真

为了增强机器人在各种环境下的灵活性,设计了一种仿生六足机器人。利用Creo2.0软件设计仿生六足机器人的三维模型,并将三维模型导入ADAMS软件中建立仿真模型。通过ADAMS软件对仿生六足机器人进行直行步态仿真分析和转弯步态仿真分析,结果证实了仿生六足机器人的运动状态稳定,验证了仿生六足机器人的结构合理性和设计的正确性及有效性。同时,为实现仿生六足机器人的制作与开发提供了理论基础,也为实现仿生六足机器人的精确控制创造了条件。

仿生六足机器人柔顺腿研究

为探索弧形腿柔顺性对仿生六足机器人运动性能的具体影响,首先使用伪刚体模型描述弧形腿的变形特征,并给出了刚度的数学表达;然后基于该刚度模型,在Webots仿真环境中构建虚拟样机,通过设定弧形腿不同的刚度,分析了仿生六足机器人在运动速度、能量消耗等方面的变化;最后通过制作不同刚度的弧形腿在物理样机中进行了验证。研究结果表明,弧形腿的柔顺性可以用伪刚体模型准确描述,它可提高仿生六足机器人的运动速度并减小能量消耗。

仿生六足机器人传感信息处理及全方向运动控制

针对传统CPG控制方法无法很好地控制机器人足端轨迹的问题,提出基于中枢神经模式发生器(CPG)的控制方法.在CPG控制方法中加入用于足端轨迹控制的轨迹发生器模块,通过调节参数值可以实现机器人的全方向运动控制.为降低传统CPG控制中传感信息反馈以及参数调整的复杂程度,设计2种用于躲避前方和两侧障碍物的传感信号处理的神经网络.该模块实现多传感信号的融合,生成用以控制机器人运动行为的各个参数值,实现机器人的自主避障.设计一个仿生六足机器人样机,将其分别放置在墙角和狭窄空间中进行自主避障行走实验,结果证明了机器人全方向运动控制算法和自主避障算法的可行性.

基于Webots仿真软件的仿生六足机器人机构设计与步态规划

仿真技术在机器人机构设计与运动分析的研究与应用中发挥着重要的作用,可提升机器人机构设计的质量和改善机器人的运动性能。在六足纲昆虫观测实验的基础上,模仿六足纲昆虫的躯体形态和结构特征,以蚂蚁爬行的三角步态为摹本,对仿生六足机器人进行了机构设计与步态规划,并在Webots移动机器人仿真软件的环境下完成了仿生六足机器人的实体造型,编制了相应的运动控制程序,且通过仿真实验验证了仿生六足机器人机构的合理性和运动的灵活性。

新型仿生六足机器人运动控制技术的研究与探索

在仿生学研究的基础上,采用模块化分散递阶控制技术构建了仿生六足机器人控制系统,从结构系统分析、控制系统设计、运动特性分析、运动流程控制等各环节加以研究和探索,并通过M atlab进行了轨迹跟踪仿真试验。仿真结果表明机器人具有较好的运动特性和良好的抗干扰能力,从而为仿生六足机器人运动功能的进一步完善奠定了基础。

基于虚拟样机技术的仿生六足机器人的动力学研究

利用Pro/E生成仿生六足机器人的三维实体模型,并将其导入ADAMS,建立起机器人的虚拟样机动力学模型。利用传动比和传动效率反求出电机实际输出的转矩和转速特性的数据点,最后通过拟合出的曲线与电机的机械特性曲线比较验证了电机选型的合适性。研究成果既为开展仿生六足机器人机械传动部件的有限元分析奠定了基础,也为实现仿生六足机器人的实时精确控制创造了条件。

基于AVR和STM32的仿生六足机器人控制系统

本文设计了一种以Arduino为开发平台的控制系统,该控制系统以ATmega328P为主机控制芯片,以STM32F103C8T6为从机控制芯片,并通过串口方式实现通信,集两款控制芯片的优势于一体.本文主要介绍了控制系统的硬件组成和软件算法.经过实物试验,仿生六足机器人可以实现姿态自动调整、稳定行走以及自主避障.本研究内容可为相关领域研究工作提供参考与借鉴.

仿生六足机器人的步态运动控制器设计

通过分析仿生六足机器人典型行走步态,采用多舵机分时控制思想,利用AT89C52单片机和舵机设计出步态运动控制器。该控制器可驱动机器人足部12个舵机协调运动,实现全方位的六足步态。

仿生六足机器人实时避障控制技术

针对仿生六足机器人的作业任务和工作环境对其探测系统的要求,提出了基于多超声波和红外线传感器的复合探测装置的设计方案,扩大了机器人探测的范围;采用模糊控制的避障策略,克服了传统的避障控制策略中环境模型难以建立的缺点.通过Mobotsim仿真软件进行了相关技术的验证工作.

仿生六足机器人控制系统的仿真技术研究

应用机械系统动力学分析仿真软件AD-AMS与Matlab建立交互式仿真系统,并采用CMAC与PID复合控制法对仿生六足机器人运动控制系统进行联合仿真。仿真结果表明,该仿真方法可以有效提高控制系统及机械系统的设计效率,为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据。联合仿真的方法还为复杂机械系统的控制仿真提供了新途径。

基于GPS的仿生六足机器人实时导航定位

根据微小型仿生六足机器人的作业任务和工作环境要求,搭建一套基于嵌入式数字信号处理器TMS320VC 5509A DSP和Superstar Ⅱ GPS接收板卡的机器人导航系统。采用Marconi Binary串行数据传输标准协议采集全球定位系统(GPS)的定位数据,提出用切面投影定位法对GPS提供的定位数据进行坐标转换,并根据转换后的结果对仿生六足机器人的航迹进行修正。实验结果表明该导航定位系统具有良好的实时性和定位精度。

新型仿生六足机器人导航系统的建模与仿真

针对新型仿生六足机器人工作任务和作业环境的要求,设计了一种基于INS-GPS器件的专用组合式导航系统。该导航系统采用集中开环式组合方式,以INS和GPS器件输出的导航数据差作为滤波器的输入值,运用经典卡尔曼滤波理论对该导航系统进行了实时修正,并根据仿生六足机器人运动特性和测量任务的要求,建立了该导航系统的位置、速度组合测量方程,并运用MATLAB软件进行了仿真,仿真结果表明:采用该组合式导航系统可大大提高仿生六足机器人的导航精度,为仿生六足机器人实现智能化、实时化控制奠定了基础。

仿生六足机器人机构设计及控制方法研究

机器人足部与壁面间的粘附能力及其运动控制策略是爬壁机器人能够在处于不同倾斜度的壁面上爬行的关键技术。模仿甲虫足部钩刺对抓的特征及尺蠖蠕动爬行运动特性设计了一种可灵活转向的仿生六足爬行机器人机构。该机器人采用CPG(central pattern generator)仿生控制方法实现其在粗糙壁面上的任意方向的运动,并且通过超声波传感器的反馈信号能够实现避障功能。机器人足部采用对抓设计提高了爬行稳定性,同时CPG控制方法简单、新颖。基于Matlab软件建立了CPG控制网络,并结合反馈信号实时调节网络输出。在Webots移动机器人仿真环境下完成了机器人建模,CPG控制器程序编写,通过动态仿真验证了六足机器人机构和控制方法的合理性,机器人爬行速度约2.7 cm/s。

仿生六足机器人多电机控制系统的研究与设计

以电机专用控制芯片F2812 DSP为核心构建了仿生六足机器人多电机控制系统.设计和编制了相应的硬件电路和软件流程,使PWM周期达到20μs左右,将机器人控制系统的整体性能大大提高;仿真实验结果证明,该控制系统运行稳定、性能可靠,为仿生六足机器人技术的进一步完善奠定了基础;所探讨的技术方法和设计思路还可为其他类型机器人的开发和研制提供借鉴和参考。

基于Virtools的仿生六足机器人关节舵机运动仿真

为了实现基于Virtools软件的仿生六足机器人运动仿真,解决其关键问题——机器人关节舵机的运动模拟,提出了基于Virtools Physics Pack的解决方案。该方案的核心问题在于Torque Factor参数的设定,为了使舵机快速、平稳的运动到指定位置,根据舵机需要运动的角度动态调节Torque Factor参数值。实验表明:该方法能有效地使舵机在运动快速性与平稳性之间达到平衡,从而改善整个机器人的运动状况。

仿生六足机器人传感器系统电源管理技术的研究

研究了仿生六足机器人传感器子系统的电源管理技术,采用超时算法对所设计的电源管理单元进行了控制,通过MATLAB/Simulink/Stateflow对整个传感器子系统的电源管理过程进行了动态建模与数字仿真,并通过分析传感器子系统在有无电源管理单元进行控制以及在电源管理单元有无超时算法进行控制时的能量消耗情况,得出仿生六足机器人的电源管理单元只有通过相应的算法进行控制才能真正起到节能作用,否则在外界环境频繁变化的工况下还有可能带来能量的浪费;通过对传感器子系统电源管理单元及其相关技术的研究,可以将有关的设计思路和技术途径扩展到机器人的整个电气系统,这样就可在满足机器人整体性能指标的前提下,最大限度地降低其全系统能耗。

仿生六足机器人图像采集卡USB驱动技术研究

针对仿生六足机器人作业任务的具体情况,设计了一款具有USB接口的图像采集卡;该采集卡采用FPGA/CPLD进行图像采集和控制,通过USB接口完成图像数据的传输,具有体积小、速度快、功耗低和实时性好等特点;由于该采集卡是仿生六足机器人视觉子系统的重要组成部分,在视觉子系统中应与其他器件进行合理挂接,因而必须妥善解决USB驱动问题;通过研究和探索,编写了USB设备驱动程序,并使用2个URB来轮流读取,提高了接收效率;调试编译的结果表明该USB设备驱动程序具有良好的实时性和可移植性,有效提高了仿生六足机器人视觉子系统的工作效率。

仿生六足机器人的结构设计及运动分析

在分析多足昆虫结构特点和运动功能特点的基础上,完成了仿生六足机器人的结构设计和样机制作。基于ADAMS与MATLAB联合编程,设计仿生六足机器人CPG(中枢模式发生器)控制模型。基于ADAMS对六足机器人进行直行步态运动仿真分析,得出六足机器人的直线运动步态控制数据。通过对样机实验,结果表明仿生六足机器人的运动稳定,满足设计要求。

基于Arduino的仿生六足机器人双形态设计

笔者以蜘蛛为仿生原型采用Arduino和20路舵机为主控板,用手柄或手机连上WIFI模块或蓝牙模块,控制完成多种仿生动作的六足机器人。六足机器人用舵机云台控制openMV摄像头采集识别分析图像,并模仿动物进行移动,用超声波模块自动躲避障碍物,用声音模块检测声音做出防备动作,用寻光模块向光源移动追捕。团队成员同时探索出两种形态自由切换的双形态融合设计,实现在崎岖的路上运用“足”移动,在比较平坦的路上收缩关节运用电机快速移动、灵活转向,让机器人达到运动更平稳,适应能力更强,实用价值更高。