圆弧足被动行走机器人动力学参数影响研究

被动行走机器人运动特性主要取决于动力学参数的选择。为研究参数变化对机器人步态的影响,以圆弧足被动行走机器人为研究对象,利用拉格朗日方法建立动力学方程并进行了数值仿真。借助分岔理论研究了圆弧足半径、质心位置、转动惯量和斜坡倾角对机器人稳定步态的影响。采用正交扰动向量法求解被动行走机器人这种非光滑系统的李雅普诺夫指数,对分岔动力学进行了验证。结果表明:随着质心位置、转动惯量和斜坡倾角增大,机器人步态出现倍周期分岔现象,当圆弧足半径在特定区间内增大时机器人仍保持周期一步态,但足半径过度增大会导致步态失稳;另外,双参数研究中对圆弧足半径和质心位置联合作用下机器人稳定参数区间变化进行了分析,并且发现机器人步态呈现出逆倍周期分岔现象。该研究结果为未来双足步行机器人的优化设计和主动控制提供了重要参考。

欠驱动两足步行机器人研究现状

针对欠驱动两足步行机器人的研究现状与发展趋势进行了探讨。首先,总结了被动行走和踝关节欠驱动两足机器人的研究现状,介绍了欠驱动两足步行机器人的基本研究方法,包括问题描述、步态规划、运动控制和稳定性判定等,并对欠驱动两足机器人需要进一步研究的问题和发展方向进行深入研究,最终目标是将欠驱动控制策略应用于两足步行机器人的行走过程控制,以提高其运动性能。

平面双足机器人建模与仿真研究

对被动行走模型的研究,有助于仿人双足机器人的稳定行走。为了建立更好的被动行走模型,结合“T”型髋关节模型和compass模型改进出新的被动行走模型,然后推导出新模型的几何关系,并利用Newton-Euler法建立动力学方程,新模型的数学模型属于四维混合动力学系统,利用庞加莱映射,将其降为三维系统,然后在Matlab中通过所给的搜索算法找到稳定的一周期步态,证明新模型能稳定行走。通过系统分叉图的分析表明新模型能在更大角度的斜坡上稳定行走,证明新模型稳定性更高;根据分叉图能分析出人体行走的相应特征,说明模型本身能揭示被动行走的特征,有助于机器人样机的稳定行走。

六足机器人半被动行走步态控制方法及其动力学仿真

为降低六足机器人稳定行走能耗,提出了一种六足机器人半被动行走步态控制方法。首先,通过分析半被动行走步态的混合动力学模型,并考虑不平整地形下六足机器人多条摆动腿落地差异,提出具有摆动腿提前触地调整策略的六足机器人半被动行走控制方法。其次,基于胞映射原理分析步态稳定性并寻找初始值吸引域作为仿真起始条件。最后,在UG/Simulink联合仿真环境下对机器人低能耗半被动行走能力进行验证。仿真结果显示,六足机器人半被动行走步态的传输能耗远低于主动控制机器人的能耗,且具备台阶等不平整地形适应能力,对六足机器人复杂环境下远距离长时间作业有重要意义。