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多关节双足步行机器椅行走步态规划

机械工程学报 2007年第11期43卷 168-172页

作者：王安麟石斌赵群飞吴仁智陈凝同济大学机械工程学院上海200092 上海交通大学机械与动力工程学院上海200030 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200030

根据多关节双足步行机器椅的结构特点,采用D-H法建立系统运动学模型。从构造多关节双足步行机器椅行走姿态和过程零力矩点(Zero moment point,ZMP)评价考虑,提出基于优化方法的多关节双足步行机器椅行走步态的离散化模型和方法,实现过... 详细信息

根据多关节双足步行机器椅的结构特点,采用D-H法建立系统运动学模型。从构造多关节双足步行机器椅行走姿态和过程零力矩点(Zero moment point,ZMP)评价考虑,提出基于优化方法的多关节双足步行机器椅行走步态的离散化模型和方法,实现过程优化向有限变量优化的转变。基于过程稳定性评价的优化计算,结合动态步行仿真,完成双足步行机器椅的开环多连杆执行机构行走步态的合理规划。解决多关节双足步行机器椅行走步态过程稳定性评价与其开环多连杆执行机构的多变量泛函问题。提出的离散化模型对求解开环连杆机构的时空多变量泛函规划问题具有重要参考价值。

关键词：步态规划优化零力矩点步行仿真

由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人步态规划和稳定性分析

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兵工学报 2020年第6期41卷 1188-1200页

作者：桑董辉陈原高军山东大学(威海)机电信息与工程学院山东威海264200

针对四足机器人研究中的承载能力低、行走平稳性差问题,设计了一种由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人。采用解析几何法和坐标变换法对机器人站立腿和摆动腿进行运动学建模,根据足端位置逆解求得了髋关节变量,进而提出一种... 详细信息

针对四足机器人研究中的承载能力低、行走平稳性差问题,设计了一种由2自由度并联髋关节构成的脊柱式四足步行机器人。采用解析几何法和坐标变换法对机器人站立腿和摆动腿进行运动学建模,根据足端位置逆解求得了髋关节变量,进而提出一种无膝关节四足机器人的直行步态、定点转向步态和爬楼梯步态规划方法。基于运动学模型和步态规划方法,通过数值仿真分别得到步态周期内瞬时稳定裕度数据和重心高度变化数据,结果表明四足机器人有较好的稳定性。机器人步态试验验证了该步态规划方法的合理性和有效性。

关键词：四足机器人并联髋关节步态规划稳定性

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四足机器人自由步态规划建模与算法实现

西安交通大学学报 2015年第6期49卷 84-89,144页

作者：刘冠初熊静琪乔林杜丽电子科技大学机械电子工程学院成都611731

针对四足机器人的越障自由步态规划问题,提出了一种改进的离散化四足机器人步态规划模型,该模型可通过设置相关参数准确模拟实际物理模型,并且可以根据障碍物的分布密集程度改变候选落足点数以提高机器人对地形的适应能力;根据此模型建... 详细信息

针对四足机器人的越障自由步态规划问题,提出了一种改进的离散化四足机器人步态规划模型,该模型可通过设置相关参数准确模拟实际物理模型,并且可以根据障碍物的分布密集程度改变候选落足点数以提高机器人对地形的适应能力;根据此模型建立了基于A*算法的步态规划算法,对步态序列进行稳定性检测和碰撞检测,并设计了以步数最少为目标的评价函数,以使规划的步态稳定、与障碍无碰撞且总步数最少。实验结果表明:该算法计算量小、规划时间短,规划一个20步的越障步态仅拓展了78个节点,用时0.019s;机器人以最少的步数安全地通过了给定的含障碍物的地形,从而验证了所提模型的有效性及算法的优越性,ADAMS和Simulink联合仿真进一步验证了所规划的自由步态是可行的。

关键词：四足机器人自由步态步态规划 A＊算法越障步态

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一种新型四足变胞爬行机器人的步态规划研究

机械工程学报 2016年第11期52卷 26-33页

作者：甄伟鲲康熙张新生戴建生天津大学先进机构学机器人学中心天津300072 伦敦大学国王学院机械工程系

随着移动机器人在探测救援中的应用逐渐增多,活动灵巧、环境适应能力强的多足机器人越来越受到国内外学者的关注。介绍一种腰部可以活动的四足机器人的设计及其步态生成,并展示了活动腰部可提升机器人对极端环境的适应性。提出三个基本... 详细信息

随着移动机器人在探测救援中的应用逐渐增多,活动灵巧、环境适应能力强的多足机器人越来越受到国内外学者的关注。介绍一种腰部可以活动的四足机器人的设计及其步态生成,并展示了活动腰部可提升机器人对极端环境的适应性。提出三个基本假设以简化机构模型,提出腰部构态变换规则,并用几何方法说明了腰部构型变化可扩大机器人腿部活动空间,从而提升对复杂环境的适应性。另外,腰部运动与步态融合,生成了两种新的基本步态——扭腰直行步态和原地旋转步态。基于提出的两种步态,对比了固定腰部与可动腰部条件下运动稳定裕度的变化,分别计算了狭窄弯道通过条件,并分析了所设计步态对头部视觉的影响,从而证明所设计机器人具有较高的极端环境适应能力。

关键词：四足变胞爬行机器人步态规划可动腰部

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下肢康复训练机器人步态规划及运动学仿真

哈尔滨工程大学学报 2009年第2期30卷 187-191页

作者：张立勋张晓超哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了一种具有四自由度步态机构的下肢康复训练机器人,建立了步态机构正逆运动学解析模型;为使机器人能模拟不同步态为患者提供多种训练模式,根据步行运动特征,给出了以步长,步态周期及步态时相为... 详细信息

为满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了一种具有四自由度步态机构的下肢康复训练机器人,建立了步态机构正逆运动学解析模型;为使机器人能模拟不同步态为患者提供多种训练模式,根据步行运动特征,给出了以步长,步态周期及步态时相为参数的可调步态规划方法.通过基于Matlab\Simulink\SiMMechanics环境下的机构运动学仿真分析,验证了运动学模型的正确性以及步态规划的可行性,说明该四自由度步态训练机器人可以模拟正常人步行时的步态和脚踝运动姿态,满足患者步态训练需要.仿真结果还可用于步态机构的参数优化设计,并为后续人机控制系统研究提供必要数据和研究基础.

关键词：康复机器人步态规划机构模型运动学仿真

四足机器人CPG步态规划与坡面运动控制研究

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智能计算机与应用 2022年第9期12卷 65-71,75页

作者：周志华周枫林聂宇峰扬帆王瑾元湖南工业大学机械工程学院湖南株洲412007

针对四足机器人进行坡面运动时,机体重心不稳定、足端易打滑等问题进行研究。本文提出了一种适用于全肘式四足机器人坡面运动的前庭反射数学模型。首先,在Simulink中以Hopf振荡器搭建了中枢模式发生器(CPG)控制网络,并将四足机器人模型... 详细信息

针对四足机器人进行坡面运动时,机体重心不稳定、足端易打滑等问题进行研究。本文提出了一种适用于全肘式四足机器人坡面运动的前庭反射数学模型。首先,在Simulink中以Hopf振荡器搭建了中枢模式发生器(CPG)控制网络,并将四足机器人模型导入Simulink中,通过调整CPG网络相位关系生成了trot步态,并以该步态进行上坡仿真实验。为实现坡面运动自适应性、稳定性,将前庭生物反射数学模型引入控制网络,使机器人在坡面运动时,根据坡度信息,能够调整机体姿态,使重心保持稳定。仿真结果显示,坡面运动时前庭反射有效地减少了机器人躯体的震动与打滑程度,最终证明了将前庭生物反射数学模型与CPG进行有机融合能有效地提高四足机器人坡面运动时的稳定性。

关键词：四足机器人前庭反射中枢模式发生器坡面运动步态规划

基于线性耦合振荡器模型的仿人机器人步态规划算法

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中国科学技术大学学报 2014年第10期44卷 795-803页

作者：汪柳青尚伟伟中国科学技术大学自动化系安徽合肥230027

在采用线性耦合振荡器模型的仿人机器人步态规划中,振荡器部分参数依靠手动调整难以获得能稳定行走的值,故提出了一种优化振荡器参数的算法以改善整个步态规划方法.将机器人的步行速度、行走过程中的质心振动幅度和ZMP(zero moment poi... 详细信息

在采用线性耦合振荡器模型的仿人机器人步态规划中,振荡器部分参数依靠手动调整难以获得能稳定行走的值,故提出了一种优化振荡器参数的算法以改善整个步态规划方法.将机器人的步行速度、行走过程中的质心振动幅度和ZMP(zero moment point)曲线的回绕率组合起来作为优化目标,定义并选定ZMP稳定裕度为约束条件,采用带约束的非线性优化方法作为求解工具,在部分参数固定的情况下,计算得到线性耦合振荡器部分参数的最优值.仿真结果表明,优化方法选择的参数能在保证较大ZMP稳定裕度的情况下实现机器人的快速步行.在DARwIn-OP仿人机器人开放平台上进行的步态规划实验结果表明,优化得到的线性耦合振荡器参数能保证仿人机器人以较大速度稳定行走.

关键词：仿人机器人步态规划参数优化 DARwIn-OP

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高负载四足机器人的步态规划与控制

系统仿真学报 2015年第3期27卷 529-533页

作者：胡楠李少远黄丹高峰上海交通大学自动化系系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240 上海交通大学航空航天学院上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200210

针对高负荷的四足机器人设计了位置控制器,实现了机器人在平坦地面上的稳定行走。使用的四足机器人为自主研发,该机器人设计有特殊的驱动系统和创新性的并联式腿结构,实现了机器人的高负载能力。利用Bezier曲线为机器人设计了足尖运动轨... 详细信息

针对高负荷的四足机器人设计了位置控制器,实现了机器人在平坦地面上的稳定行走。使用的四足机器人为自主研发,该机器人设计有特殊的驱动系统和创新性的并联式腿结构,实现了机器人的高负载能力。利用Bezier曲线为机器人设计了足尖运动轨迹,提高了机器人的稳定性。仿真结果和实验验证了所设计控制器的有效性。

关键词：四足机器人步态规划平坦地面轨迹规划

基于MATLAB和Adams的四足机器人步态规划设计

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科学技术创新 2023年第5期 60-64页

作者：季玉洁何田青岛大学机电工程学院山东青岛

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... 详细信息

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。

关键词：仿生四足机器人步态规划运动学建模仿真分析