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简单双足被动行走模型仿真和分析

哈尔滨工业大学学报 2010年第3期42卷 490-494,499页

作者：胡运富朱延河吴晓光赵杰哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

为了更准确理解双足被动机器人运动的本质特征,加强模型研究对实际样机设计的指导作用,采用数值仿真和Adams验证的方法研究简单两杆直腿圆弧足被动模型.分析了该被动模型的特点并通过拉格朗日法建立了与其对应的动力学模型;根据机器人... 详细信息

为了更准确理解双足被动机器人运动的本质特征,加强模型研究对实际样机设计的指导作用,采用数值仿真和Adams验证的方法研究简单两杆直腿圆弧足被动模型.分析了该被动模型的特点并通过拉格朗日法建立了与其对应的动力学模型;根据机器人稳定行走周期步态在相平面内表现为极限环特点,通过Matlab工具给出了理想模型稳态行走仿真的详细过程,分析并得出机器人能够周期稳态行走的初值条件,运动特点和运动过程中动能、势能的分布、变化过程以及相互转化关系,同时利用Matlab的仿真结果实现Ad-ams对现实样机模型稳态行走的仿真分析,为下一步对机器人稳定性分析提供了基础,为后续研究被动机器人样机提供设计依据.

关键词：被动行走不动点双足机器人相空间庞加莱映射

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一种新型双并联主操作手构型设计

机械设计 2003年第8期20卷 34-36页

作者：朱延河赵杰蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

提出了一种新型双并联结构的主手构型 ,由于采用了平动与转动分离的两层并联结构 ,在保证了结构紧凑的同时 ,实现了运动空间的最大化 ,平动与转动的完全解耦特性大大减小了空间内出现奇异的可能性。另外 ,采用柔性传动方式实现了转动机... 详细信息

提出了一种新型双并联结构的主手构型 ,由于采用了平动与转动分离的两层并联结构 ,在保证了结构紧凑的同时 ,实现了运动空间的最大化 ,平动与转动的完全解耦特性大大减小了空间内出现奇异的可能性。另外 ,采用柔性传动方式实现了转动机构运动与驱动部件的分离 ,将所有驱动部件固定于基座 ,有效地减小了运动惯量。

关键词：双并联结构主操作手构型设计解耦柔性传动虚拟现实系统

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模块化可重构外肢体机器人

仪器仪表学报 2021年第4期42卷 218-227页

作者：赵思恺李长乐张宗伟赵杰朱延河哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对单人无法独立完成的操作任务,需要额外辅助的需求,提出并研制了一种模块化、可重构的外肢体机器人,该机器人由多个结构、功能相同的基本模块单元串联组成。为了实现模块化外肢体机器人的模块连接配置与变形重构能力,分析了基本模块... 详细信息

针对单人无法独立完成的操作任务,需要额外辅助的需求,提出并研制了一种模块化、可重构的外肢体机器人,该机器人由多个结构、功能相同的基本模块单元串联组成。为了实现模块化外肢体机器人的模块连接配置与变形重构能力,分析了基本模块单元的结构、功能需求,根据需求设计了基于舵机驱动的模块单元。每个模块单元由两个楔形子模块共轴相互转动构成,形成一个转动自由度。设计了基于磁铁吸附的机械连接机构,可以实现两个模块间的快速连接与分离;提出了双排金属触点间隔错位连接方法,保证两个模块单元间实现可靠的电气系统连接。划分了双模块串联条件下4种不同的连接方位,得出了外肢体机器人的构型配置种类与串联模块个数关系。面向具有任意模块个数、不同连接方位的外肢体机器人,建立了基于虚拟转轴的模块化外肢体机器人通用正向运动学模型。对基本模块的转动能力、承载能力、快速连接能力以及外肢体机器人在焊接过程中,辅助操作人员夹持导线、递送电话等能力进行了试验,验证了所提出的新型模块化外肢体机器人的辅助能力。

关键词：可穿戴机器人外肢体机器人模块化机器人可重构机器人人机协作

面向静态稳定的可变形助行外骨骼机器人运动规划

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仪器仪表学报 2020年第1期41卷 92-99页

作者：郑天骄朱延河高靖松李莫赵杰哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

助行外骨骼机器人能够辅助下肢运动障碍人群站立行走,但相较于电动轮椅在移动距离与移动速度上存在不足。因此设计了一款可变形助行外骨骼机器人,具有助行外骨骼与电动轮椅两种相互独立可转换的形态。针对可变形助行外骨骼机器人变形与... 详细信息

助行外骨骼机器人能够辅助下肢运动障碍人群站立行走,但相较于电动轮椅在移动距离与移动速度上存在不足。因此设计了一款可变形助行外骨骼机器人,具有助行外骨骼与电动轮椅两种相互独立可转换的形态。针对可变形助行外骨骼机器人变形与行走两种运动过程,研究面向系统静态稳定的运动规划。描述了可变形助行外骨骼机器人的变形原理;提出了基于系统重心投影点位置的运动规划方法,分析了外骨骼机器人在变形与行走过程的静态稳定性;完成了健康受试者穿戴外骨骼的变形与行走运动实验,实验中系统的稳定裕度分别大于54 mm和20 mm。实验结果表明,利用面向静态稳定的运动规划方法,可变形助行外骨骼机器人能够实现稳定可靠的变形切换与连续行走。

关键词：外骨骼机器人运动规划稳定性分析可变形结构

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外肢体机器人研究现状及发展趋势

机械工程学报 2020年第7期56卷 1-9页

作者：荆泓玮朱延河赵思恺张清华赵杰哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

外肢体机器人是一种新型的可穿戴人体辅助设备,通过与人类肢体的对接融合、互助协作来提高人体活动、感知、操作等能力,在工业生产、医疗康复、助老助残及生活服务等领域都有着广阔的应用前景。分别针对当前国内外的外肢体机器人研究情... 详细信息

外肢体机器人是一种新型的可穿戴人体辅助设备,通过与人类肢体的对接融合、互助协作来提高人体活动、感知、操作等能力,在工业生产、医疗康复、助老助残及生活服务等领域都有着广阔的应用前景。分别针对当前国内外的外肢体机器人研究情况,对其本体结构、控制方法、应用领域等方面进行了综述。根据不同的本体结构与功能将外肢体机器人分为外肢体与外手指;根据结构柔顺特性将外肢体机器人分为刚性外肢体机器人与柔性外肢体机器人;归纳分析了外肢体机器人的控制方式,主要包括肢体映射控制、肌电信号控制与脑机接口控制;分析总结了外肢体机器人面临的技术挑战,并对外肢体机器人的技术发展趋势做出了展望。

关键词：可穿戴机器人外肢体外手指人机交互人机协作人机共融

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基于新型双目机构的立体视觉系统标定

机器人 2007年第4期29卷 353-356,362页

作者：于舒春朱延河闫继宏赵杰哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150080

为了获得更大的摄像机视野和更高的系统鲁棒性,研制了一种新型的双目机构;并以此机构为核心搭建了立体视觉系统,之后对整个系统进行了标定.为有效地消除图像的畸变,提出了一种显—隐式畸变校正方法;此方法可以同时校正图像的径向和切向... 详细信息

为了获得更大的摄像机视野和更高的系统鲁棒性,研制了一种新型的双目机构;并以此机构为核心搭建了立体视觉系统,之后对整个系统进行了标定.为有效地消除图像的畸变,提出了一种显—隐式畸变校正方法;此方法可以同时校正图像的径向和切向畸变,用最小二乘法即可求解.提出了一种简单而精确的分步旋转法来校准左右图像的极线.实验结果表明,经过显—隐式畸变校正方法和分步旋转法处理的立体图对,可以满足立体匹配的要求.

关键词：立体视觉畸变校正极线校准双目机构

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模块化自重构机器人的设计和运动规划

吉林大学学报（工学版） 2007年第4期37卷 925-929页

作者：张玉华朱延河赵杰任宗伟哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

研制了新型模块化自重构机器人DL-CubeII(Doble L CubeⅡ)系统,相对于DL-CubeⅠ系统,DL-CubeⅡ设计了一种小型旋转钩子连接/断开机构用来代替I型中采用的内平衡磁铁结构,在中转机与机器人模块之间采用更可靠的无线通讯;软件方面,提出了... 详细信息

研制了新型模块化自重构机器人DL-CubeII(Doble L CubeⅡ)系统,相对于DL-CubeⅠ系统,DL-CubeⅡ设计了一种小型旋转钩子连接/断开机构用来代替I型中采用的内平衡磁铁结构,在中转机与机器人模块之间采用更可靠的无线通讯;软件方面,提出了一种基于模块规则库和宏动作的启发式规划方法,可以对任意初始构型的机器人在复杂环境中到达指定目标质心位置进行规划。最后给出了硬件实验和几个仿真实验,验证了机器人连接机构的可靠性和自重构算法的可行性。

关键词：自动控制技术自重构机器人连接机构重构规划启发式搜索

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改进人工势场法的移动机器人路径规划

哈尔滨工业大学学报 2011年第1期43卷 50-55页

作者：于振中闫继宏赵杰陈志峰朱延河哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

针对传统人工势场法应用于移动机器人路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型:使用势场强度代替力矢量进行路径规划;在障碍物的斥力势场中添加系数项,解决障碍物与目标点过近导致的目标不可达问题;考虑移动障碍物速度与机器人速... 详细信息

针对传统人工势场法应用于移动机器人路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型:使用势场强度代替力矢量进行路径规划;在障碍物的斥力势场中添加系数项,解决障碍物与目标点过近导致的目标不可达问题;考虑移动障碍物速度与机器人速度的影响,将速度信息引入到势场函数中;引入"填平势场"引导机器人走出局部极小点.在改进人工势场模型基础上,将各种势场强度用代数和方式叠加,用遗传信赖域算法搜索机器人在一个采样周期中移动范围内的势场强度之和最小的点,多个最小点构成全局优化路径.实验结果表明,该方法能够较好地实现动态环境下移动机器人的路径规划.

关键词：移动机器人人工势场遗传信赖域路径规划

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解耦双并联主操作手的优化尺度综合

高技术通讯 2004年第8期14卷 75-79页

作者：朱延河赵杰蔡鹤皋哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001

优化过程综合考虑了主操作手(简称主手)的运动范围、平均力学性能及最差力学性能，将运动空间体积、全局灵巧度以及灵巧度最小值3个因素的加权和作为机构性能评价指标。根据工作空间内点的使用频率不同，提出了基于空间使用频度的灵巧... 详细信息

优化过程综合考虑了主操作手(简称主手)的运动范围、平均力学性能及最差力学性能，将运动空间体积、全局灵巧度以及灵巧度最小值3个因素的加权和作为机构性能评价指标。根据工作空间内点的使用频率不同，提出了基于空间使用频度的灵巧度定义方法，使优化结果更有实际意义。优化前后的主手力传递性能的对比分析验证了方法的有效性。

关键词：解耦双并联主操作手优化尺度综合机构运动学