受海龟爬行与山羊行走启发的四足仿生移动机器人多步态规划及动力学分析

为解决救援机器人运动速度慢、环境适应性差和步态单一等问题,参照海龟与山羊的生理结构,设计了一种四足仿生移动机器人。首先,根据海龟能在松软地面上爬行以及山羊运动能力强的特点,为机器人规划了仿海龟爬行和仿山羊行走两种步态以适应不同环境,提高了机器人的运动性能。然后,对机器人支腿进行了动力学分析,通过建立动力学模型来获取机器人关节扭矩与运动性能参数之间的定量关系。最后,通过仿真和样机实验来验证机器人步态的可行性以及机器人的环境适应能力。结果表明,所设计的机器人结构稳定,步态规划合理,可适应不同的复杂地形。研究结果可为仿生机器人的设计与开发提供重要参考。

月基装备行走运动学分析与连续步态规划

针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。

金属矿山井下采场六足机器人运动分析及步态规划

六足机器人因其结构特殊带来的良好越障能力成为仿生机器人研究的热点,然而,金属矿山井下采场矿石堆积、崎岖不平的特点,给这类机器人的行走稳定性、越障性带来更多的挑战。因此,为使六足机器人在井下具有更好的通过性,对其运动能力和步态规划进行了相关研究。首先仿照自然界六足生物,设计六足机器人结构,对其腿部进行运动学分析;然后规划了用于采场的直行步态,结合采场路面环境设计了一种直线—摆线复合轨迹提升越障性,同时分析了机器人爬坡稳定性,对爬坡步态进行了优选;最后对规划步态进行仿真和现场模拟试验。仿真和试验结果表明,所规划的足端轨迹能跨越抬腿高度85%的障碍物,并且对矿石堆积形成的采场路面有更好的避障能力;三角步态爬坡时在坡底和坡顶过渡阶段容易打滑,而横向步态可以实现平滑的过渡,爬坡性能更佳。

电力巡线便道四足清障机器人步态规划与仿真

针对传统轮式、履带式清障机器人无法克服复杂地形的问题,提出了一种基于四足机器人的巡线便道清障机器人。对作业环境与作业任务要求进行了分析,结合分析结果设计了巡线便道四足清障机器人的虚拟样机模型。针对越障、爬坡、台阶攀登这3种复杂工况对机器人进行步态规划,利用四足机器人单腿运动学模型与动力学模型推导了运动关节的参数。仿真结果表明,此四足清障机器人在上述3种工况下可以稳定运行。

机器鳄鱼运动的仿生步态规划方法

模仿真实动物的运动步态是仿生机器人步态规划研究的一个重点。针对一种新型仿生机器鳄鱼的步态规划问题,采用动作捕捉技术获取了真实鳄鱼的运动步态。在此基础上,利用高斯牛顿法求解出机器鳄鱼的腿部关节角度,拟合得到与真实步态轨迹相似性较好的仿生步态,并分析了机器鳄鱼在该步态下的运动稳定性。虚拟样机的运动仿真实验结果表明:机器鳄鱼能用与真实鳄鱼相似的步态,以0.3 m/s的速度向前爬行,且具备较高的稳定性。

基于ZMP的人形双足机器人步态规划研究与实践

针对人形双足机器人在复杂环境下存在步态难以保持稳定、行走平衡性差等问题,提出了一种基于ZMP的人形双足机器人步态规划方法。介绍了ZMP方法步态生成的原理,通过人形双足机器人在平坦路面和上下台阶两种不同场景下的步态规划实验,对这种步态规划方法进行全面考察和验证。仿真结果表明,基于ZMP的人形双足机器人步态规划方法无论是在平坦地面还是在上下台阶环境下都能实现平稳行走,该方法对于推动人形双足机器人步态规划技术的进步、拓宽其应用领域具有重要意义。

仿真四足机器人足端轨迹分析及步态规划研究

本研究旨在分析仿真四足机器人的足端轨迹,并进行步态规划研究,以实现更稳定和高效的机器人运动。本研究目标主要聚焦于四足机器人足端轨迹的规划研究,考虑关节角度、支撑腿和摆动腿的协调,以获得平稳的步态。研究结论表明,不同类型的足端轨迹对机器人的步态和运动效果有显著影响,曲线轨迹能提供更平滑的运动过程。本研究的意义在于为四足机器人的设计与控制提供了重要参考,为实现更高水平的机器人移动能力和应用提供了理论基础和技术支持。

两栖仿海龟机器人步态规划及分析

针对清淤机器人移动困难、稳定性差等问题,参考海龟的身体结构和爬行动作,设计出了一种两栖仿海龟机器人。在介绍机器人结构的基础上,利用D-H方法对机器人进行运动学分析,建立并求解了支腿的变换矩阵和运动学方程;规划了两种仿海龟爬行步态,根据机器人结构规划了电推缸的行程空间,并对足端轨迹和爬行步态做以优化;在ADAMS中进行运动仿真,分析了机体的位移和速度变化曲线。结果表明,优化后的步态可以大大提高机器人的爬行速度和稳定性。

基于MATLAB及STM32的双足机器人步态规划研究与实现

双足机器人的步态稳定研究一直是相关领域的核心问题,该文主要介绍了一种双足机器人步态规划设计,通过观察人的步态规律得到关节空间中单足运动步态变化的8种状态,从而推导双足运动,通过MATLAB仿真在基于STM32和6个数字舵机搭建的双足机器人模型中完成运动验证,证明了该设计的正确性。

基于步态规划的六足机器人运动学分析与计算

分析六足机器人的侧倾、俯仰、偏航变化情况,验证步态规划的正确性。对设计的六足机器人进行运动学分析,计算机器人运动学的正解和逆解,分析六足机器人运动的时序图,利用五次多项式对机器人足端轨迹进行步态规划。在ADAMS中对机器人进行了运动仿真,得到了运动过程中的RPY角。最后制作了六足机器人样机,测试运行过程中的RPY角。仿真和样机测试结果表明:机器人在步态运动过程中,RPY角度在前进方向上误差最大不超过1°,验证了运动学计算和步态规划的正确性。

基于DQN算法的电力仿生机器狗步态规划

传统仿生机器狗步态规划需构建动力学模型,对此提出一种基于DQN的仿生机器狗步态规划方法。结合DQN算法的基本原理,将DQN算法与仿生机器狗控制器结合,进而大量训练仿生机器狗的DQN控制器,设置DQN的参数和计算DQN的奖励函数,并在Webhots仿真环境中对四足机器狗进行训练,得到四足仿生机器狗运动的翻滚角、俯仰角以及损失函数的变化。结果表明,通过DQN训练得到的仿生机器狗的翻滚角、俯仰角和损失函数都能趋于稳定,说明机器狗能快速平稳地完成步态运动,证实了DQN控制器的有效性,可为四足机器狗的步态生成提供新的方案。

基于MATLAB和Adams的四足机器人步态规划设计

近年来仿生四足机器人在工业生产、抢险救灾和行星探测等领域发挥了很好的作用。本文设计了一种仿生四足机器人的高效步态规划方法,首先分析四足机器人的运动学原理和小跑步态规律;其次通过MATLAB建立运动学建模并设计足端运动轨迹,得到关节驱动函数;最后,在Adams模型中导入关节驱动函数,进行机器人运动仿真,验证足端轨迹的合理性和有效性。

双足竞赛机器人的动态步态规划设计与实现

为实现双足竞赛机器人在竞赛过程中快速、稳定的步态,文章对NAO机器人起步、步中和止步各个阶段的步态进行规划,拟合机器人腿部12个关节曲线,最后在Choregraphe软件上进行仿真,得到最适应机器人接力赛的步态规划,并验证了这种步态规划的可行性。

下肢穿戴式助行器步态规划与稳定性分析

偏瘫患者由于大脑损伤导致一侧下肢运动障碍,无法自主进行日常行走,下肢穿戴式助行器可以辅助其获得行走的能力;但是,想要和普通人一样走出正常的步态,需要对下肢穿戴式助行器进行步态规划,步态规划是人机耦合行走并保持稳定性的基础和关键。首先,分析人体下肢各关节运动的情况,对下肢穿戴式助行器进行整体机构设计。其次,进行了步态规划,将助行器腿部各关节之间的部分看成均质刚性连杆,提取完整步行周期中各关节的9个特殊时间点,分析了各个时间点关节的坐标与角度;结合Matlab软件中的三次样条插值的方法,仿真出关节的运动轨迹。最后,对步态规划数据进行分析,得到重心投影点坐标,拟合出重心投影点的运动轨迹,并对该轨迹是否始终落在支撑区域进行了分析。结果证明,重心投影点始终处于支撑域内,这说明该步态规划符合稳定性要求。

ESP32的四足机器人步态规划与运动学分析

文章在ESP32的四足机器人运动学分析与步态规划建模中,完成运动学推导工作,结合二次多项式完成四足机器人足端轨迹,分析四足机器人的步态规划。利用三维设计软件完成ESP32的四足机器人整体结构分析,以ESP32芯片为主控制器,计算四足机器人驱动函数,掌握四足机器人步态控制方法特征,结合第一预设转动角度,获得转动角度转置矩阵。结合根关节、髋关节和膝关节,得到步态规划后腿部各个关节的转角角度,完成运动学设计分析。设计结果达到预期目标,为ESP32的四足机器人样机制作提供数据支持。

基于ADAMS的仿壁虎机器人步态规划及仿真

分析了一种仿壁虎机器人的机械结构及其运动学原理,通过对壁虎运动行为的研究,规划了一种仿壁虎的墙面爬行对角步态.利用ADAMS对机器人沿垂直壁面爬行的运动进行了仿真,分析了模型质心位移、关节转矩以及足部与壁面之间的接触力等参数.最后通过实验分析,验证了结构设计、步态规划的合理性,所选择的电机符合设计要求.

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

仿生六足机器人步态规划策略实验研究

采用日本弓背蚁进行常规步态实验学研究和仿生学探索,通过对高速数字摄像机采样结果的判断和分析,发现了蚂蚁后足的滑行过程并定义为"滑动相".此外,还针对蚂蚁直线前进步态给出了合理的步态关系表达式,通过与周期规则步态的对比证明了该式的现实可行性,为仿生六足机器人进行周期不规则步态的规划奠定了理论基础.所采用的实验学研究和仿生学探索相结合的方法能有效提高仿生机器人的技术水平.

减重步行训练机器人步态规划方法的研究

目的:探讨减重步行训练机器人的步态规划方法。方法:设计了3组健康人步态分析实验,包括步长不变、改变步频行走实验、步频不变、改变步长行走实验和电动跑步机与平地行走对比实验,并对7名健康实验者的步态轨迹数据进行对比分析。结果:将髋膝关节角度曲线对步态周期进行归一化处理后,通过对比分析得出如下规律:步长不变、改变步频时步态轨迹不发生改变;步频不变、增大步长时步态轨迹中髋膝关节角度曲线随之呈非线性增大;电动跑步机与平地行走时步态轨迹基本相同,可用平地步态轨迹对减重步行训练机器人进行步态规划。结论:可以利用一组标准参考步态轨迹来进行减重步行机器人的步态规划,通过改变有关参数来产生不同步频和步长的运动轨迹,从而满足康复训练的要求。

双足爬壁机器人壁面凹过渡步态规划研究

针对腿足式爬壁机器人在壁面过渡时的步态规划问题,以一种真空吸附式双足爬壁机器人为研究对象,在步态分析的基础上,基于有限状态机建立了机器人的步态模型,进而提出了基于加权插值和BP神经网络的双足爬壁机器人壁面凹过渡在线步态规划算法,为提高机器人壁面过渡的自主控制能力奠定了基础.仿真分析和实验结果表明,该步态规划算法对于实际的机器人系统是有效的和可行的.