一种用于人形机器人动作规划的ZMP补偿方法

人形机器人的动作规划是机器人研究领域的一个重要目标,ZMP(零力矩点)理论是人形机器人动作规划的一个基本理论。本文提出了以ZMP理论为基础的用于实现人形机器人动作规划的ZMP补偿方法,说明了该补偿方法的基本思想,推导了补偿数学模型,对该补偿方法进行了仿真实验,并用SHR-6S机器人进行了实体实验,对实验结果进行了实体分析,验证了该ZMP补偿方法在人形机器人动作规划中的有效性。

基于ZMP的拟人机器人步态规划

拟人机器人具有广阔的应用前景 ,研制工作得到了各国的重视 ,近年来已取得巨大的进展 ,但仍存在大量的理论和技术问题有待深入研究 ,基于零力矩点 (ZMP)的轨迹规划是需解决的关键技术之一 .本文比较分析了一般的双足步行机与拟人机器人的步态规划特点和基于双足步行的两步规划方法 ,提出了一种适用于拟人机器人步态规划的新方法——逆两步规划法 ,仿真研究表明采用这种方法规划

基于六维力/力矩传感器的拟人机器人实际ZMP检测

ZMP(Zero Moment Point)作为双足步行机器人动态稳定行走的判据 ,已应用于世界上很多著名的步行机器人系统 .目前国外步行机器人大多采用力 /力矩传感器进行 ZMP的实际检测计算 ,但采用六维力 /力矩传感器的却不多 ,而且其安装位置也各不相同 .国内机器人还都处于离线步态规划阶段 ,只进行了理论 ZMP的计算 ,并没有进行实时检测 .本文根据清华大学 985重点项目“拟人机器人技术及其系统研究”的研究要求 ,确定了基于六维力 /力矩传感系统的实际 ZMP检测方案 ,确定了传感器安装的最佳位置 ,推导了单脚支撑期 ,双脚支撑期的实际 ZMP计算公式 ,提出了基于 ZMP理论的姿态调整方法 ,以期在实际应用中进行在线步态规划 .

基于虚拟零力矩点FZMP的拟人机器人行走稳定性仿真

给出了一个考虑外界干扰的拟人机器人整体模型的稳定性分析。通过引入虚拟零力矩点(FZMP)概念,提出了受到干扰的情况下维持拟人机器人的行走稳定性仿真方法。给出了支撑多边形的计算机表达方法和失稳时旋转边界自动确定方法。为了在不同的情况下保持平衡,提出了包括步幅、手的支撑和身体重心调整三种新的控制措施。仿真实例表明所提出方法的正确可行性。

基于ZMP的移动机械手运动稳定性分析方法研究与仿真

介绍了基于ZMP稳定区域的移动机械手的稳定性分析及补偿方法的原理,理论ZMP与实际ZMP的计算方法,对该方法的建模过程以及仿真实验进行了详细的论述,对影响移动机械手稳定性的各种因素进行了分析.

基于ZMP的类双足步行机构行走稳定性控制

针对早期研究的步行机构不能独立稳定行走的缺点,通过增加平衡装置以及一定的控制策略以实现双足步行机构的稳定行走。在介绍类双足步行机构基本构型及其行走原理的基础上,详细分析了单足支撑和双足支撑时步行机构的ZMP动态位置,并通过平衡重块的规律移动控制ZMP位置使得步行机构在整个行走过程中处于稳定状态;给出了平衡重块在平衡托盘上的相对运动路径和相对运动规律。最后通过仿真实例验证了行走稳定控制分析的有效性和正确性。

基于解耦合成及ZMP方程的仿人机器人三维步态规划

介绍了一种仿人机器人的新型步态规划方法。将仿人机器人前向步态简化为七连杆模型,侧向步态简化为五连杆模型;然后在Z坐标相等的情况下合成三维步态;最后通过ZMP方程来检验和仿真,并结合实际系统及其运行状况进行分析,验证了所提出规划方法的有效性。

类人猿型机器人“GOROBOT”的可变ZMP双足动步行仿真

为了有效地验证类人猿型机器人"GOROBOT"的双足动步行能力,通过合理地将可变ZMP(Zero Moment Point)的变化规律定义为余弦曲线,并基于三维倒立摆的动力学原理,推导出了单脚支撑期内机器人质心轨迹方程。在此基础上,采用样条插值函数来保证机器人质心加速度的连续性,从而提出了基于这种可变ZMP的双足动步行关节轨迹生成方法。最后,在虚拟物理环境下利用仿真软件实现了虚拟的3-D类人猿机器人"GOROBOT"双足动步行,验证了方法的正确性和实际类人猿机器人"GOROBOT"的双足动步行能力。

仿人机器人的可变ZMP步态规划

为使仿人机器人能够稳定地行走,基于三维倒立摆模型,采用了可变ZMP(Zero-Moment Point)来进行仿人机器人的步态规划.在单脚支撑期依据可变ZMP来规划COG(Center of Gravity)的轨迹,在双脚支撑期内则让ZMP保持低速匀速运动,由此来规划此时间段的COG轨迹.仿真结果验证了规划的合理性,保证了更强的稳定性,并且使得采用此规划的仿人机器人的行走和人类的行走更加相似.

双足机器人自然ZMP轨迹生成方法研究

为了实现双足机器人类人行走,提出了一种基于自然ZMP轨迹的双足机器人步行模式生成方法。在单腿支撑相,根据基于三维线性倒立摆模型,在设定从脚跟到脚趾移动的自然ZMP轨迹后,得到质心轨迹方程;在双腿支撑相采用线性摆模型生成质心轨迹方程。同时给出了在统一坐标系中的多步规划质心轨迹方程。在RoboCup 3D仿真平台实现了采用自然ZMP轨迹的双足机器人类人稳定步行,实验和竞赛结果都验证了该方法的有效性。

基于ZMP下肢外骨骼机器人自平衡策略

随着社会老龄化的加剧,我国脑卒中的患者不断增多,这给我们国家和社会带来了极大的负担。文章推出了一款新型助力下肢外骨骼机器人,为这些患者的康复提供可行性方案。助力型下肢外骨骼的一个关键问题是行走过程中保持步态的稳定性,防止佩戴者摔倒。文章用滑模控制的方法提出了一种下肢外骨骼的控制策略,该策略可以减少外骨骼的干扰并且保持行走的稳定性。设计了步态稳定性的评价标准,然后设计了一种基于ZMP的控制策略。实验表明,该控制策略可以有效地减少下肢外骨骼的干扰,保持佩戴者的行走稳定性。

仿人机器人足部结构与感知系统设计及ZMP计算

针对仿人机器人行走中的平稳性要求,首先,设计了由弧形脚掌、被动趾关节、冲击吸收机构和传感器模块组成的足部结构;其次,推导了在足部结构支撑下的ZMP算法。实验表明,由足部结构及传感器布置能够实现ZMP的准确测量。

一种用于测量机器人ZMP的多点压力传感器

设计了一种多点压力传感器用于测量机器人的ZMP,利用应变电阻测量机器人足底各点压力,通过C8051F320单片机对压力信号进行模数转换并计算ZMP值,最后利用RS-485接口对外输出。经过实际应用,该压力传感器精度高、实时性好,适用于各种小型仿人机器人的ZMP测量。

基于ZMP的双足机器人稳定性分析

引入双足机器人研究中一个重要物理量——零力矩点ZMP(Zero Moment Point),研究其计算和测量方法,利用其分析双足机器人在单腿和双腿支撑时的作用范围,最后在二维和三维平面内对机器人的ZMP计算进行探讨,为稳定步态的设计做了理论铺垫.

基于ZMP理论的下肢外骨骼机器人稳定性分析

下肢外骨骼机器人带动人体下肢来完成行走、站立等动作,此过程的人机交互很密切。在人行走、站立等过程中,随着不稳定因素的产生,会使外骨骼机器人带动人体发生倾倒情况。针对所存在的问题,以ZMP理论为依据,对下肢外骨骼机器人的稳定性进行分析,通过仿真分析最终给出符合下肢外骨骼机器人的稳定性判据。

基于ZMP双足机器人稳定性控制策略与算法的研究

基于ZMP控制理论及其数学模型,通过预先给定双足机器人步态的运动轨迹,计算确定各关节的旋转角度并选定控制系统的控制算法.对遗传算法在双足机器人步行稳定性控制策略做了分析,主要解决如何产生稳定控制机器人步态的数据,在步态运行过程中保证双足机器人从一个稳定态到下一个状态时,同样也是稳定的,以实现机器人在实际行走过程中达到较好的稳定效果.

Zmpste24介导动态压缩应力在髓核细胞退变中的作用研究

目的随着社会老龄化程度的不断加剧,椎间盘退行性疾病所引起的健康及经济问题日益严重。异常的力学应力是引起椎间盘退行性病变的最重要因素,Zmpste24加工成熟的Lamin A在髓核细胞内机械力刺激信号传导中挥发着重要作用。通过对髓核细胞施加不同的动态压缩应力,观察ZMPSTE24的力学刺激中的作用。方法通过MCTR压缩试验机对髓核细胞施加0.1、0.8 MPa动态压缩应力,通过加入lopinavir降低ZMPSTE24的表达,通过流式细胞学检测。

双足步行机器人的ZMPCoP检测及研究

ZMP(零力矩点 )和CoP(压力中心 )是评价双足步行机构行走稳定性的重要参数 .本文在研究了ZMP和CoP两者关系的基础上 ,根据THBIP I仿人机器人基于ZMP理论的姿态调整要求和六维力 /力矩传感器的安装位置 ,推导了适用于双足机器人的CoP计算公式 ,建立了采用六维力 /力矩传感器的CoP检测系统 .进行了THBIP I仿人机器人行走过程的实际CoP检测实验 ,并对实验结果进行了讨论 .

结核分枝杆菌Zmp1基因原核表达载体的构建及表达鉴定

目的构建结核分枝杆菌锌离子依赖的金属蛋白酶1(Zmp1)基因的原核表达载体,并在大肠杆菌中进行表达。方法以卡介苗(BCG)基因组DNA为模板,采用PCR法扩增Zmp1基因;定向克隆到原核表达载体pET-32a(+)的多克隆位点中,构建重组原核表达质粒pET-32a(+)-Zmp1;转化入大肠杆菌BL21(DE3)中经IPTG诱导表达,表达产物经SDS-PAGE和Western blot法鉴定。结果PCR法扩增出Zmp1基因;重组表达质粒经双酶切及基因测序鉴定构建正确;表达的重组Zmp1融合蛋白相对分子质量(Mr)约为94 000,大小与预期融合蛋白一致;重组Zmp1融合蛋白可与His标签单克隆抗体特异性结合。结论成功构建了Zmp1基因原核表达载体,并在大肠杆菌BL21(DE3)中获得重组Zmp1融合蛋白表达。

锌离子依赖金属蛋白酶1(Zmp1)抑制小鼠RAW264.7细胞增殖以及吞噬体-溶酶体的融合

目的观察卡介苗（BCG）的锌离子依赖金属蛋白酶1（Zmp1）对RAW264.7小鼠巨噬细胞的增殖以及吞噬体-溶酶体融合的影响。方法在大肠杆菌BL21（DE3）中克隆表达Zmp1,用金属螯合磁珠纯化;用纯化的Zmp1处理RAW264.7细胞,采用CCK-8法检测（0、24、48、72、96）h的细胞增殖情况,采用流式细胞术检测细胞周期分布;用减毒沙门菌感染RAW264.7细胞诱导吞噬体形成后,用Zmp1处理细胞,在吞噬体内的减毒沙门菌和溶酶体的溶酶体相关膜蛋白1（LAMP1）分别用相应Alexa Fluor（R）350抗沙门菌抗体（蓝色荧光）和Cy5抗LAMP1抗体（红色荧光）标记,通过荧光显微镜观察RAW264.7细胞内两种荧光,将其重合分析吞噬体与溶酶体融合情况。结果用Zmp1蛋白处理细胞48 h后,细胞增殖活性明显降低;处理48 h后,细胞周期中G1期细胞比例下降,S期比例增高;采用双荧光标记感染沙门菌的RAW264.7细胞,Zmp1处理后显示紫色荧光的吞噬溶酶体融合减少。结论 Zmp1抑制小鼠RAW264.7巨噬细胞增殖,抑制吞噬体-溶酶体融合。