四足步行机器人研究现状及展望

文章对国内外四足步行机器人研究现状进行了综述,归纳分析了四足机器人研究的关键技术,并展望了四足机器人的发展趋势。

新型四足步行机器人串并混联腿的运动学分析

针对串联四足机器人行走惯量大,自重/载重比大的问题,提出一种新型串并混联四足步行机器人,并对该机器人的串并混联腿进行运动学分析。该机器人由一个运载平台和四条结构相同的串并混联腿组成,每条腿均由髋关节、大腿、小腿顺次连接构成,其中髋关节为3-RRR并联机构。以能耗最小姿态为最优姿态,基于矢量法求解了该串并混联腿的运动学正解和反解,利用MATLAB和ADAMS软件验证了正解和反解的正确性;基于矢量法和微分变换法求出了该混联腿的速度雅克比矩阵和加速度矩阵,分析了其奇异性,并利用MATLAB软件绘制出该腿的工作空间。结果表明:该腿在髋关节连杆直径d=22mm,大腿杆件直径D=50mm,膝关节转角θ4∈[105°,155°]时,工作空间呈球冠形,最大内接圆半径R=400mm,高度为H∈[500mm,900mm]。本研究对该新型串并混联四足步行机器人的刚度分析、动态性能、机构优化设计和系统控制等的进一步研究具有重要意义。

四足步行机器人腿机构及其稳定性步态控制

结合实际 ,详细地分析了四足步行机器人的步态和腿机构的运动关系 ,并在此基础上给出了四足步行机器人腿部机构和驱动控制方案。

四足步行机器人爬行步态的计算机仿真

由于机器人数学描述的复杂性,使得在机器人运动学、动力学分析方面显得较为困难,计算机虚拟仿真技术在该领域的应用为机器人的运动特性分析提供了依据。文中建立了一个连续转动式腿机构的四足步行机器人模型,并规划了该机器人的一种直线爬行步态,利用ADAMS虚拟样机软件对机器人的爬行步态进行了动力学仿真,得到了机器人各个关节相关物理量的变化曲线,分析了四个髋关节的驱动力矩在步行过程中的变化情况。通过仿真,验证了步态规划的合理性,同时为进一步选择电机、分析机器人系统的动态特性提供了依据。

四足步行机器人中一种新型腿结构缓冲特性

四足步行机器人在高速步行时，地面对其产生了很大的冲击，引入弹性步行机构是减少冲击的关键．将一种新型弹性步行机构应用于四足步行机器人中，分析其工作原理，并研究其控制电路．进而以Ｐａｃｉｎｇ步态为例，对弹性步行机构的缓冲和储能功能进行了理论探讨和实验分析，并在对刚性腿和弹性腿对比研究的基础上，指出将弹性步行机构应用于四足步行机器人具有独特的优越性．

新型四足步行机器人串并混联腿的轨迹规划与仿真研究

为了提高四足机器人的载重自重比,综合了一种新型串并混联四足步行机器人,并针对其运动过程的冲击问题,使用了一种基于高次多项式的零冲击足端轨迹规划算法.该机器人每条腿均是由3-RRR并联机构串联一个转动机构组成.此机构利用D-H的方法建立坐标系,利用足端轨迹规划算法在世界坐标系对串并混联腿的摆动相进行足端轨迹规划,支撑相利用匀速直线运动进行规划.根据反解模型,计算出足端在髋关节全局坐标系下的足端轨迹.然后,基于混联腿的运动学逆解用Matlab编程计算得出串并混联腿的四个驱动函数.最后,把单腿模型导入到ADAMS中,添加约束、驱动后,利用ADAMS对串并混联腿进行运动仿真.结果显示,该混联腿的足端实现了零冲击规划的目标,且足端轨迹的速度、加速度平滑.由此表明仿真结果与理论结果相符,验证了该算法的合理性和有效性,为进一步研究四足机器人的步态规划和运动控制奠定了基础.

新型四足步行机器人的腿机构设计

结合腿部机构的典型姿态,规划了四足机器人的合理步态。依据设计参数,运用三维模型软件UG建立了四足机器人的三维实体模型,导入ADAMS中添加约束和动力,进行运动仿真。仿真试验结果表明机构运动中腿部所受冲击力过大,因此进行机构方案改进,重新设计了小腿机构。改进的机构试验表明,四足机器人的腿部受力明显得到了改善,从而机构的设计得到了优化。

四足步行机器人模糊神经网络控制

本文以模糊控制与神经网络应用于四足步行机器人的力与位置混合控制系统为目的，针对ＪＴＵＷＭ－ＩＩ四足步行机器人，进行了有关神经网络。

四足步行机器人步态规划与稳定性分析

通过对各种步态详细的分析和讨论,得出了稳定行走的最佳步态.为了得到稳定、易于控制的机器人系统,研究和分析了四足机器人的静态稳定性,并给出了系统稳定性的判断方法.

四足步行机器人稳定性及步态研究

介绍四足步行机器人行走时的静态稳定性,就步行过程中重心偏移量对稳定性产生的影响进行研究,进一步完善静态稳定性的计算方法,并在此基础上对原有机器人的步态生成方法作一定程度的改进。

四足步行机器人稳定行走时的步态生成方法

分析了步行机器人的静态稳定性以及步行过程中重心产生的偏移对稳定性的影响,针对这个不稳定因素,提出了一种解决方法,对静态稳定性计算进行了完善,并在此基础上对原有机器人的步态生成方法做了一定程度的改进。

四足步行机器人力位混合控制的实验研究与分析

本文通过对JTUWM-Ⅲ型机器人足底力的测试,研究和分析机器人各种不同步行姿态与足底力的关系及产生误差的原因.为进一步研究机器人实用化提供了可靠的数据.

四足步行机器人稳定性研究综述

综述了国内外四足步行机器人的发展状况和研究成果,论证了机器人稳定性是机器人研究的关键技术,针对当前存在的技术分析及算法都很难达到很好的稳定效果的问题,提出一种新的研究足式机器人稳定性的力位混合控制方法。

分层模糊控制器在四足步行机器人中的应用

本文针对四足步行机器人模糊控制器规则庞大、逻辑复杂的问题，提出了一种分层模糊控制器的设计方法。该方法不依赖被控对象的数学模型，将状态变量分层以降低多变量系统的设计复杂性，仿真和实验结果显示了该方法的有效性。

基于形状记忆合金的四足步行机器人

利用形状记忆合金(ShapeMemoryAlloys,简称SMA)作为驱动元件 ,设计制作四足步行机器人 ,其动作靠电流的通、断来控制。本文介绍了这种机器人的具体的设计和制作方案 ,包括该机器人的运动原理、设计要点、结构组成和控制方式。

基于MATLAB软件的四足步行机器人的运动学仿真

按照一定的要求对机器人进行了参数设定,通过分析机器人的逆运动学问题,运用MATLAB软件中的编写函数功能进行运动学仿真,得出各个关节在仿真时间内光滑的运动轨迹曲线,验证了机器人连杆参数的合理性,从而能够达到预定的目标。

四足步行机器人稳定性步态规划

该文对自主设计的四足步行机器人进行了腿部结构的运动学分析,讨论了周期、步距、负载因子等步态设计参数对步态稳定性的影响,计算了各关节舵机的转动量,提出了从起步到稳定行走的步态调整过程及稳定步态图。验证了所规划的步态能达到稳定性要求。

基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人轨迹规划与步态分析

本文提出一种基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人.用改进复合曲线法规划了机械腿足端行走点轨迹.在四足步行机器人的足端行走点沿前进方向的加速度曲线为正弦函数,沿竖直方向的加速度曲线为分段函数的情形下,通过对前进方向、竖直方向加速度曲线两次积分得到足端轨迹曲线.由足端轨迹曲线变化规律可以得到其运动过程无突变点,足端可以实现无冲击抬腿与着地.仿真实验表明足端速度与加速度曲线与理论曲线一致,验证了理论计算的正确性.使用ZMP方法,通过对比分析机器人在运动过程中的重心调整量以及稳定裕度值得到最优步态.该四足步行机器人具有运动平稳且灵活的特性,适用于田垄等崎岖路面上需要大的移动步幅来运输重物的应用场合.

四足步行机器人动步态特征辨识算法

针对四足机器人行走动步态的研究，提出了一种基于神经网络中Ｋｏｈｏｎｅｎ自组织映射的特征聚类算法．该算法依据其特征对步态数据进行聚类，并利用求重心的方法，获取特征模型。

平面四足步行机器人结构设计

设计了一种平面四足步行机器人原理样机,用以验证一种用于平面复杂地貌的行走方式。该机器人由四个伸缩式步行足组成,末端带有弹性足端,可以在支撑杆的协助下沿着圆形模拟复杂地貌行走。该样机采用四个可以实现两维平面运动的步行足构成,用于验证平面步行的期望落地步行方法。利用DSPACE半平台对机器人足部运动轨迹进行实验,结果表明,该样机的设计完全合理。