仿蟹机器人行走稳定性判定方法

为了准确评价仿蟹机器人的行走稳定性及稳定裕度,提出了一种适用于多足机器人动态稳定性的判定方法。该方法首先分析引起机器人行走倾翻的各种干扰项,利用三维力传感器测量足端落地时的接触力,根据达朗贝尔原理将其向机器人质心等效获得质心点倾翻合力;然后结合实验得到八足仿蟹机器人质心波动,通过解空间矢量方程得到倾翻轴垂线矢量;最后将倾翻合力与倾翻轴垂线矢量相结合建立起力角稳定裕量(FASM)的数学模型,以归一化FASM的大小来间接判定机器人的稳定性。仿真和实验结果表明,该方法能够准确判定仿蟹机器人行走稳定性并动态显示稳定裕度变化。

基于CPG的仿蟹机器人复杂地形步态生成方法

为了提高仿蟹机器人的复杂环境适应性,提出一种基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法。首先,采用互抑神经元振荡器构建仿蟹机器人CPG运动控制网络模型;其次,利用具有良好逼近能力的前馈神经网络将CPG输出的节律信号映射为步行足足端轨迹;然后,在CPG模型中引入基于力传感器触发的反射机制,实现了机器人自适应复杂地形步态生成;最后,通过仿蟹机器人复杂地形运动控制的实验研究,验证所提出的基于生物神经反射机理的自适应复杂地形步态生成方法的有效性。

仿蟹机器人基于MATLAB与ADAMS单足联合仿真分析

利用ADAMS和MATLAB及其动态仿真集成环境Simulink分别建立机器人机械系统模型和控制系统模型,然后应用ADAMS/Control将ADAMS的机械系统模型与MATLAB的控制系统模型连接起来,在参数自调整模糊控制系统软件环境下进行交互式仿真,仿真完成后对机器人的运动学和动力学特性进行分析,并可进一步评估控制系统的稳定性,从而简化了机器人的理论计算,提高了实际效率。

仿蟹机器人横行步态运动稳定性及能耗分析

为提高仿蟹机器人横行步态的运动稳定性、降低系统能耗,本文以规范化能量稳定裕量和能耗比作为步态优劣评价指标,对仿蟹机器人的步序和步态参数进行了规划研究。在动力学分析的基础上,建立了机器人足端脚力的多约束方程,利用伪逆法对机器人各关节力矩进行优化分配,在考虑直流电机的有效功率和热损耗的基础上,构建了仿蟹机器人能耗比数学模型。以多足机器人常采用的等相位步态为例,分析了步行速度、占地系数、步长和机体同侧相邻步行足相位差对系统能耗和稳定性的影响。结果显示:随着机体同侧相邻步行足相对相位的增加,仿蟹机器人的运动效率降低,但稳定性有所改善;在特定的步进速度和步态占地系数下,通过合理选择相对相位能够节省系统能耗20%~30%。

仿蟹机器人步态分析与仿真

在仿蟹机器人的行走控制中,步态的选择对机器人的稳定快速行走具有至关重要的作用。本文对仿蟹八足机器人的基本步态进行了分类,并进一步对八足波形步态进行分析,得出八足步行机器人在采用双四足步态的行走方式时,既可以满足速度的要求,又可以保证机器人的稳定性。通过计算机软件ADAMS对所选步态进行全局仿真,结果验证了步态规划的合理性,同时得到了机器人相关物理量的变化曲线,为进一步选择电机,分析机器人系统的动态特性提供了依据。

八足仿蟹机器人步态规划方法

为了研究八足仿蟹机器人的步态方法,分析了生物螃蟹的运动特点,对八足仿蟹机器人的步序和步态参数进行了规划研究.通过研究相位因子变化对步态的影响,提出交错等相位波形步态.在满足步态稳定性和速度要求的前提下,计算出最小步足占空比.将能耗比作为步态性能的评价标准,对步态能耗进行分析,当相位因子为0.25时,能量损耗达到最小,而步足占空比与能量损耗成正比.步态仿真与实验结果表明,交错等相位波形步态与双四足步态相比具有更好的行走稳定性和较低的能耗比.

仿蟹机器人交错等相位波形步态研究

在观察生物螃蟹的基础上,研制了仿蟹机器人实验样机.利用事件序列法对生物螃蟹的行走过程进行了分析,提出了仿蟹机器人交错等相位波形步态.交错等相位波形步态以2n足波形步态为基础,将8个步行足交错分为两组,通过调节组内先后摆动的两步行足间的相位因子,使同组的各步行足相位平均分配在一个步态周期内,以减小机体能量损耗.仿蟹机器人样机行走步态实验结果表明,交错等相位波形步态符合生物螃蟹的运动特点,与双四足步态相比,机器人具有良好的行走稳定性和较小的驱动功率波动幅度,步行状态平稳.

仿蟹滑翔机器人与螺旋桨耦合作用下自航性能研究

针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其机动性为目的进行研究。选用合适的螺旋桨,基于粘性流体理论,利用计算流体软件Fine/Marine开展螺旋桨敞水性能计算,将滑移网格法与多计算域法有效结合,研究仿蟹滑翔机器人与螺旋桨耦合作用下的自航性能进行研究,对其直航运动;预报加速到定常运动的整个过程。为仿蟹滑翔机器人设计提供理论依据。

仿蟹滑翔机器人水动力外形优化设计

针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其升阻比为目标开展外形优化设计研究。对数值方法进行标定,利用计算流体力学(CFD)软件Fine Marine开展仿蟹滑翔机器人初始外形水动力性能计算,给出其阻力和升力曲线;利用CAESES软件对仿蟹滑翔机器人外形进行参数化建模;基于第二代遗传算法开展仿蟹滑翔机器人外形优化计算。结果表明,相比原设计方案,优化后的仿蟹滑翔机器人外形的上浮状态和下潜状态升阻比分别提高了9.46%和7.18%,内部空间体积提升了20.41%。