基于Kimura神经元振荡器的六足仿生机器人步态控制研究

生物中枢模式发生器(CPG)对六足机器人的步态控制具有重大研究意义,为此提出一种基于Kimura神经元振荡器的六足机器人CPG步态控制方法。首先,以蜘蛛为仿生对象设计六足机器人机械结构并对其进行运动学解算;然后,基于Kimura神经元振荡器建立振荡器模型并对其参数整定;其次,针对机器人6条单腿的相位关系设计CPG网络模型;最后,通过计算机仿真工具和样机进行联合实验。结果表明,基于Kimura神经元振荡器生成的CPG网络模型输出信号幅值和相位差稳定,能够满足六足机器人步态控制需求,为六足机器人的步态控制提供一种可行性方案。

仿生六足爬行机器人运动控制技术研究

在对生物神经系统结构与功能进行分析和借鉴的基础上,采用模块化分散递阶控制技术对仿生六足爬行机器人进行实时控制,解决了仿生六足机器人实时精确运动控制的问题,并在机器人关节控制模块中运用了模糊小波神经网络控制,实现了机器人肢体运动的快速精确跟踪;通过Matlab进行的轨迹跟踪仿真试验证实:机器人步行足的运动轨迹与期望曲线基本吻合,具有较好的跟踪特性,且误差曲线快速收敛,静态误差趋近于零;由此表明,该机器人控制系统可靠性高,实时性强,具有较好的动、静态特性,以及良好的抗干扰能力和自适应能力,克服了传统控制方法存在的控制模型难以建立、对环境适应能力差等缺点,为仿生六足爬行机器人的进一步研究奠定了坚实的基础。

六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究

基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案。所用方法同样适用于六足仿生步行机器人其他结构参数的优化,也为六足仿生步行机器人的合理驱动和精确控制提供了理论依据。

新型仿生六足机器人运动控制技术的研究与探索

在仿生学研究的基础上,采用模块化分散递阶控制技术构建了仿生六足机器人控制系统,从结构系统分析、控制系统设计、运动特性分析、运动流程控制等各环节加以研究和探索,并通过M atlab进行了轨迹跟踪仿真试验。仿真结果表明机器人具有较好的运动特性和良好的抗干扰能力,从而为仿生六足机器人运动功能的进一步完善奠定了基础。

仿生六足机器人传感信息处理及全方向运动控制

针对传统CPG控制方法无法很好地控制机器人足端轨迹的问题,提出基于中枢神经模式发生器(CPG)的控制方法.在CPG控制方法中加入用于足端轨迹控制的轨迹发生器模块,通过调节参数值可以实现机器人的全方向运动控制.为降低传统CPG控制中传感信息反馈以及参数调整的复杂程度,设计2种用于躲避前方和两侧障碍物的传感信号处理的神经网络.该模块实现多传感信号的融合,生成用以控制机器人运动行为的各个参数值,实现机器人的自主避障.设计一个仿生六足机器人样机,将其分别放置在墙角和狭窄空间中进行自主避障行走实验,结果证明了机器人全方向运动控制算法和自主避障算法的可行性.

基于虚拟样机技术的仿生六足机器人的动力学研究

利用Pro/E生成仿生六足机器人的三维实体模型,并将其导入ADAMS,建立起机器人的虚拟样机动力学模型。利用传动比和传动效率反求出电机实际输出的转矩和转速特性的数据点,最后通过拟合出的曲线与电机的机械特性曲线比较验证了电机选型的合适性。研究成果既为开展仿生六足机器人机械传动部件的有限元分析奠定了基础,也为实现仿生六足机器人的实时精确控制创造了条件。

仿六足机器人的机构设计与研究

在研究仿生六足机器人工作原理的基础上,对机器人的步行机构和转弯机构进行了设计,设计的结构能够执行例如前行、后退、原地左转、原地右转等基本的行走操作。

仿生六足机器人实时避障控制技术

针对仿生六足机器人的作业任务和工作环境对其探测系统的要求,提出了基于多超声波和红外线传感器的复合探测装置的设计方案,扩大了机器人探测的范围;采用模糊控制的避障策略,克服了传统的避障控制策略中环境模型难以建立的缺点.通过Mobotsim仿真软件进行了相关技术的验证工作.

仿生六足机器人控制系统的仿真技术研究

应用机械系统动力学分析仿真软件AD-AMS与Matlab建立交互式仿真系统,并采用CMAC与PID复合控制法对仿生六足机器人运动控制系统进行联合仿真。仿真结果表明,该仿真方法可以有效提高控制系统及机械系统的设计效率,为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据。联合仿真的方法还为复杂机械系统的控制仿真提供了新途径。

仿生6足爬行机器人的研究

基于仿生学原理,设计了仿生6足爬行机器人系统,该系统采用PLC和单片机联合控制及关节型18个自由度的伺服机构,实现了闭环控制的反馈检测。无论地面状况如何,该系统都能够选择合适的步态,合理规划行走轨迹,实现避障越障功能,具有较高的灵活性、可靠性和较好的适用性。

仿生六足机器人多电机控制系统的研究与设计

以电机专用控制芯片F2812 DSP为核心构建了仿生六足机器人多电机控制系统.设计和编制了相应的硬件电路和软件流程,使PWM周期达到20μs左右,将机器人控制系统的整体性能大大提高;仿真实验结果证明,该控制系统运行稳定、性能可靠,为仿生六足机器人技术的进一步完善奠定了基础;所探讨的技术方法和设计思路还可为其他类型机器人的开发和研制提供借鉴和参考。

六足仿生步行机器人系统节能技术的研究

针对采用电池供电的六足仿生步行机器人其工作时间受限的情况,提出了将动态电源管理、实时任务调度和运动策略规划等方法,综合运用于其控制系统,且更为全面地考虑了机器人系统的能耗等级.这种方法对于降低机器人的系统能耗起到了实质性的作用,其整体思路与技术途径可为降低其它类似的多足步行机器人的系统能耗,提供参考与借鉴.