具有柔性关节的四足机械腿设计与分析

为解决四足机器人驱动单元功率密度低的问题,借助串联弹性机构的能量放大作用,设计出一款具有串联弹性、适用于四足机器人腿部构型的电驱动柔性关节,并据此柔性关节设计制作了具有柔性特性的四足机器人单腿样机.为研究柔性机械腿能量运用情况,提出一种简化的柔性单腿跳跃模型,对单次跳跃过程中从屈膝静止到跳离地面过程建立了运动学微分方程,应用解析法进行求解,分析了串联弹性能量放大作用在足式机器人中的应用,同时通过分析驱动单元功率曲线,揭示了能量放大实现机理.利用足式机器人单腿垂直跳跃实验平台完成单腿样机跳跃过程的初步实验,验证了柔性在四足机械腿中的能量放大作用.     

四足机器人新型节能腿的设计与分析

分析了生物狗后腿的结构特点,提出了一种大腿和小腿呈一体化的柔性节能腿结构,只需在髋关节处施加驱动即可实现四足机器人小跑(trot)步态.对提出的模型进行了动力学分析并通过ADAMS仿真平台进行了仿真.仿真结果表明,此种结构的四足机器人可以实现稳定快速的trot步态,相对于普通髋关节和膝关节同时驱动的四足机器人,该模型的髋关节驱动力矩和驱动功率明显减小,足端接触力明显降低,能耗降低明显,缓冲性能好,证明了四足机器人新型腿结构设计的合理性.     

基于微电机控制平台的爬行机器人

作品在机械上采用巧妙的传动方式．实现单电机驱动四足运转;在足部结构上运用曲柄摇杆机构原理,并加以创新：为提高机构稳定性用转轮代替曲柄。延长四杆中的连杆作为与地面接触的腿部。主体结构的材料为筷子。在微电机控制平台上。以SPCE061A为中心控制器。扩展LM298驱动器、闪烁彩灯、继电器、光电传感器、比较器电路模块,     

基于SCS的四足仿生机器人运动仿真平台

SCS(Simulation Construction Set)是Yobotics公司开发的对机械设备、仿生机械系统等复杂的多刚体系统进行运动仿真的软件包.基于SCS开发出一套面向四足仿生机器人的专用运动仿真平台,包括四足仿生机器人机构建模、基于VMC(Virtual Model Control)的动力学建模、地面接触模型及环境建模和数据处理模块设计.利用该仿真平台对一款16自由度四足仿生机器人的动态行走进行了仿真.结果表明:仿真过程流畅、快速、机器人行走平稳,验证了该仿真平台的实用性和可靠性.     

KSJM6130数控车床实体拆装及仿真实验平台研究

主要介绍KSJM6130数控车床的实体和仿真拆装过程和实现原理,开发出满足本科生教学实验需求的能够满足虚拟环境下进行数控车床仿真拆装和结构认识的实验教学平台,机械部分拆装和仿真为最终实验平台实现整体的机械、电气软硬件一体化仿真实验平台的研制打下坚实基础。     

负载型四足步行平台静步态行走虚拟模型控制

为实现负载型四足步行平台静步态柔顺行走,减小控制方法的复杂程度,提出了一种基于机体虚拟模型的步行平台静步态行走控制方法。将平台静步态行走控制分为支撑阶段足端力的求解、摆动腿的运动控制及机体运动控制三部分。对于静步态行走支撑阶段中存在的三足及四足支撑阶段,分别在平台整体受力分析基础上,通过添加相应的约束条件,实现了其各方向的力可控。通过在摆动腿足端实际位置与理想位置之间添加虚拟的弹簧阻尼元件实现了足端轨迹跟踪准确性及足端着地时的柔顺性。通过在机体实际位置及期望位置之间添加相应的虚拟弹簧阻尼元件,结合平台机体轨迹规划实现其静步态行走。并通过机动平台平地及爬越台阶静步态行走仿真验证了控制算法的有效性。     

基于移动变长倒立摆的四足机器人对角支撑的稳定性控制

四足机器人系统复杂,运动自由度多,其动态稳定性一直是机器人控制领域的难点与热点。为使四足机器人能够在复杂多样的自然环境中运动自如,针对四足机器人特殊的对角双足支撑动态稳定性问题进行探究。将足式机器人简化为可移动变长倒立摆模型,对其进行运动学和动力学分析,设计了一种运动稳定控制算法,使四足机器人能在对角双足支撑的情况下保持稳定,在受到外力的干扰时可自动调整,并再次恢复到平衡稳定状态。以搭建的四足仿狗机器人为实验平台,开展了对角支撑的平衡实验,实验结果表明四足机器人能够在对角支撑下精确控制自身的稳定,验证了该控制算法的可行性,为后期四足机器人动态稳定性行走奠定重要基础。     

基于GE Fanuc 90-30 PLC的模型电梯及控制系统设计与实现

电梯是一种典型的随机逻辑控制对象,非常适合作为PLC课程教学使用。文中选择GEFanuc Series 90-30 PLC设计出四层模型电梯的机械结构,并完成其外围硬件电路及其运行控制程序的设计。运行结果表明,采用PLC控制的电梯实体模型工作稳定,同时此平台为其他PLC相关设计提供了硬件和软件的条件。     

四足机器人刚柔耦合仿生脊柱研究进展

 四足机器人的仿生脊柱对提高机器人非结构化环境的机动性和稳定性具有重要作用。系统分析了国内外四足机器人仿生脊柱的研究现状,将仿生脊柱分为局部柔顺脊柱和整体柔顺脊柱两类,对比分析不同四足机器人仿生脊柱的结构特点,提出未来发展趋势。四足机器人仿生脊柱从传统的整体刚性结构向刚柔耦合结构方向发展,具有类生物变刚度、可柔顺弯曲特性的新型仿生脊柱突破仿生驱动、神经元精细控制等关键技术,向高效能量转换的类生物系统方向发展。     

奔跑四足机器人腿结构设计与分析

针对四足机器人奔跑运动对腿结构高缓冲性能的要求,基于动物狗前腿的骨骼-肌肉生物力学特性,设计了一种奔跑四足机器人的腿结构.该腿结构有3个关节,具有3个自由度,髋关节、膝关节具有主动的俯仰自由度,踝关节具有被动的俯仰自由度.对该腿结构进行了动力学分析和刚度特性分析,并对机器人进行了bound步态的仿真.仿真结果表明,该腿结构能够实现四足机器人快速、稳定地奔跑,关节驱动力矩较小,验证了该腿结构实现四足机器人bound步态奔跑的可行性和合理性.     

多适应性轮足切换移动平台设计与分析

设计了一种结构紧凑、地形适应力强的轮足复合式移动平台.该移动平台兼具轮式、足式两种运动模式,可根据地形环境进行轮足切换;采用不同行进方式应对非结构化的复杂路面,并且可以搭载其他功能模块完成救援、侦察等重要任务,可高效服务于军事、勘测、野外考察等领域.详述该移动平台的结构特点,定量研究两种运动状态的驱动单元,分析足式运动、轮式转向和轮足切换方式;通过数值计算验证了该移动平台在行进过程中的平稳性和机构本体的可靠性.     

仿猎豹四足机器人结构设计与分析

为满足四足机器人高速奔跑运动性能所要求的脊椎具有柔性和腿结构具有良好的缓冲性能要求,在仿猎豹四足机器人上设计了一种液压驱动的柔性脊椎和腿结构.该脊椎是变截面梁,中间有柔性.该腿结构有髋关节和膝关节,有3个自由度,髋关节有2个主动自由度,即侧摆自由度和俯仰自由度,膝关节具有被动的俯仰自由度.对该脊椎进行了力学分析,对该腿结构进行了刚度特性分析和运动学分析,并对机器人进行了Bound步态仿真.仿真结果表明,这种具有柔性脊椎和非线性刚度变化的腿结构的仿猎豹四足机器人,能够以Bound步态实现较快的稳定奔跑,且足端接触力较小,由此验证了柔性仿猎豹四足机器人脊椎和腿结构的设计是有效的.      

四足机器人匍匐姿态设计与仿真

四足机器人采用匍匐姿态前行时具有较高的运动稳定性,在高度受限或地形崎岖等特殊环境下该姿态具有重要的应用价值。通过对四足机器人的运动学建模,设计足端运动轨迹;根据仿生学原理与人类经验,将整个匍匐运动分解为姿态准备阶段与连续运动阶段,并分别设计腿部的运动规律。基于Adams与MATLAB联合仿真平台,对所设计的运动方式进行仿真实验。联合仿真实验表明,所规划的四足机器人匍匐运动方式能有效地降低其机身高度且运动过程中的机身滚转幅度满足其平稳运动要求。     

四足机器人野外导航关键技术研究进展

综述国内外四足机器人野外导航技术的研究现状和发展趋势;从当前国内外最具代表性的四足机器人平台入手,从场景三维重建、复杂地形识别和可通过性评价3个方面对野外环境下四足机器人导航的关键技术进行剖析;总结了目前四足机器人野外导航研究中存在的技术难点,如复杂环境信息获取的准确性、视觉/深度数据处理的实时性和决策规划的智能性、稳定性问题;指出应进一步将大范围环境感知、模型重构和地形识别作为技术手段,针对复杂野外环境下可通过区域的识别及其安全性评价进行研究,以提高其野外工作的自主性。     

仿生机器人步态规划与控制系统设计

文章分析了六足仿生机器人典型直线行走步态和定点转弯步态,给出了不同步态下的机器人落足点的位置矢量表达式.根据六足步行机器人的机械结构和关节运动的协调性、准确性的控制要求,确定六足仿生机器人控制系统的设计,实现了六足仿生机器人按步态规划运动,通过测试,验证了整体设计方案的正确性和可靠性.     

大型钢架支撑平台结构加固优化设计

针对大型钢架支撑平台结构在水平载荷下出现的晃动问题,首先利用有限元软件对原钢架支撑平台结构进行了结构受力变形分析,在此基础上设计出四种加固方案并对各种方案进行了验证。对比设计结构与原结构的有限元分析结果表明:新设计的钢架支撑平台结构加固方案均可大幅度减小钢架支撑平台结构变形,从理论上验证了方案的可行性。综合比较各设计方案的分析结果,选定了可作为施工的最终加固方案。     

氮掺杂ZnO四足体的制备及其光催化性能研究

首次制备了氮掺杂的ZnO四足体,并采用SEM和XPS对其结构进行了表征。我们首次采用紫外-可见光分光光度计来测定氮掺杂的ZnO四足体的带隙,结果表明氮掺杂后ZnO四足体的带隙明显变窄,这归因于杂质氮2p轨道远远高于ZnO价带的最大值,带隙明显变窄提高了Arrhenius方程中的速率常数k值。也就是说,氮掺杂使带隙变窄,导致ZnO四足体的光催化活性提高。     

基于探索者平台的多足仿生机器人实验研究

随着仿生机器人技术的不断进步,其应用领域越来越多。以"探索者"模块化机器人平台为基础,探索多足仿生机器人的运动控制规律,首先,对探索者机器人实验平台的组成进行了介绍;其次,根据仿生机器人的行走原理来构建仿生四足机器人3D模型,并进行实物搭建;最后,通过对蜥蜴的肢体运动规律进行研究,利用编程实现机器人对蜥蜴步态的模拟。     

具有柔性脊椎的四足机器人奔跑运动分析

为了提高四足机器人的奔跑性能,设计了一种具有柔性脊椎的四足机器人.该柔性脊椎由两个平行橡胶棒和一个驱动液压缸组成,通过控制驱动液压缸的伸缩可使两个平行橡胶棒实现上下弯曲.分析了该四足机器人的柔性脊椎对奔跑步长的影响.基于Hopf模型的CPG控制方法,推导了髋关节和膝关节的关节驱动曲线幅值的表达式,并通过网络拓扑结构的重建将脊椎驱动信号与各腿部关节驱动信号进行耦合.最后利用Adams和MATLAB/Simulink对四足机器人进行了bound步态仿真,仿真表明具有柔性脊椎的四足机器人奔跑性能显著提高.     

四足变结构机器人的运动学分析

对一种新型的四足变结构机器人进行了运动学分析.首先建模分析了单条腿的运动速度;然后综合考虑机器人车身本体的运动和变形以及四条腿的运动状态,对机器人整体进行了运动学分析,提出并建立了机器人的全局速度方程;最后将全局速度方程应用到机器人的速度分解控制中,使该控制方法的应用领域从串联机器人扩展到多足移动(串并混联)机器人,并以变结构四足机器人的车身原地收缩运动为例,验证了这种方法的可行性.