基于运动相似性的仿人机器人上阶梯行走研究

提出了一种基于运动相似性的仿人机器人上阶梯行走设计方法.定义了人体与仿人机器人运动相似度,分析了时空协调特点及控制方法,从人体运动图像捕获与处理、相似性运动控制和约束与优化控制等方面提出了仿人机器人相似性动作规划系统;以仿人机器人相似性上阶梯行走为例,通过双腿支撑相与单腿支撑相划分了关键姿势与基本子相;同时,为解决固定的相似性运动轨迹难以满足可变环境的问题,根据实际阶梯参数设置了仿人机器人运动学约束、关节运动角度幅度约束以及零力矩点约束.实验结果表明该方法可以有效地实现仿人机器人相似性上阶梯行走.     

基于S3C44B0X仿人机器人控制系统的设计

目前,国内普遍采用单片机或DSP作为控制系统的微处理器来实现仿人机器人的控制.用单片机或DSP控制机器人时占用接口资源较多,所需外围元器件也较多,对整个系统的稳定性和可靠性有较大影响.因此,基于S3C44B0X微处理器设计了一个结构开放、模块化、实时性好的仿人机器人控制系统,把每一对左右对称的关节作为控制对象,这样,机器人的动作具有较好的协调性.然后,通过实验得到机器人各姿势下的参数,最终成功实现了仿人机器人的控制.结果表明,提出的设计方案是可行的,基于S3C44B0X的仿人机器人控制系统在速度、功耗、体积、可扩展性、稳定性方面有一定的优势,具有广阔的发展空间.     

面向对象机器人实时仿真系统的实现

针对目前机器人仿真系统中存在的若干问题,讨论了一种面向对象的、独立与特定机器人的实时仿真环境ＲｏｂＳｔｕｄｉｏ 的设计及实现．系统中,硬件平台是基于ＰＣ的多ＣＰＵ 的分级体系结构,软件系统中能完成不同处理任务的对象运行于Ｗｉｎｄｏｗ ｓ 之上．设计中所采用的面向对象方法满足了系统实现中所必须解决软件的重用性、可扩展性、可靠性以及可移植性等要求．由虚拟设备驱动程序保证的系统实时性使仿真过程能够更充分真实地描述待研究的实际系统．本系统成功地应用在对具有２４ 个自由度的仿人机器人的实时三维图形仿真中．     

足球机器人决策系统推理模型

介绍了足球机器人系统的组成及决策系统的六步推理模型和四层决策结构,并用人工智能的状态空间表示方法将比赛场上瞬息万变的态势,通过选择少量的有代表性的离散状态构成状态空间,根据系统完成的任务,为机器人确定有限的动作集合,使积累的知识程序化;通过决策系统的正向推理,使每个机器人选择合适的动作,以命令的形式输出机器人的左右轮速,实现对系统的实时控制·     

基于STM32的技术挑战赛机器人的设计

针对中国机器人大赛暨Robo Cup公开赛的比赛任务设计了一种完成规定动作的机器人。机器人的本体结构采用了具有双腿分离式的仿人型,机器人的控制系统利用STM32芯片实现程序控制,结合动作规划、运动规划、传感器检测周围环境等来实现以较短时间完成爬坡、找麦克风做自我介绍、抛绣球、推柱子、敲铜锣、武术表演和下擂台等一系列动作任务。     

动态环境下利用Kinect的移动机器人增强路径规划

将最新的体感器Kinect用于实时感知动态环境中的障碍物和地形,辅助机器人在复杂动态环境中实现有效的路径规划任务。通过Kinect体感器产生的RGB图像和3D图像,来实时探测获取移动机器人的周边动态环境;同时利用基于遗传信赖域算法优化的改进人工势场的路径规划算法,解决了传统人工势场法中局部极小点以及目标不可达问题,并能有效提高算法的实时性,实现机器人在动态环境下优化的实时路径规划任务。最后建立实验系统,验证了所研究方法的有效性。     

基于多传感器信息融合的仿人机器人跌倒检测及控制

仿人机器人在行走过程中,需要及时检测到是否要摔倒,从而阻止摔倒或通过保护动作在摔倒过程中减少机器人损伤.文中基于姿态传感器(包括加速度传感器和陀螺仪)、力感应传感器(FSR)及步行阶段建立了多传感器信息融合模型,采用模糊逻辑决策方法建立了机器人跌倒检测的综合判定方法,并设计相应的控制器,该控制器可检测到仿人机器人运动时是否会摔倒,若无法避免摔倒,则采取相应的保护动作;若可避免摔倒,则通过控制髋关节阻止机器人摔倒.最后在SCUT-I仿人机器人上进行实验,结果表明,文中方法能及时检测到机器人在运动过程中发生跌倒的时刻,并及时通过稳定控制器阻止摔倒或通过倒地控制器产生保护动作,减少机器人的损伤.     

基于Camshift和Kalman滤波的仿人机器人手势跟踪

对仿人机器人MIR-1的双目视觉系统实现实时手势跟踪.通过颜色直方图反投影,将每帧RGB输入图像转换为二维的肤色概率分布图像,基于Camshift算法计算手势跟踪窗口的位置和大小,并用Kalman滤波预测手心位置,有效地解决了背景中大面积肤色干扰和手势部分被遮挡等问题.在仿人机器人MIR-1上完成的手势跟踪实验,验证了此方法的实用性和有效性.     

仿人机器人的一种双向动力学建模方法

为了得到更精确的仿人机器人动力学模型,提出一种在仿人机器人关节处采用双向动力学建模的方法.考虑关节处两个不同传输方向的功率传输效率,根据地面约束力和关节力矩定义,将仿人机器人简化为五连杆结构,采用Lagrange方程建立仿人机器人的双向动力学模型.对双向动力学模型进行计算机仿真,并在小型仿人机器人SHR-6S平台上进行...     

仿人机器人虚拟示教系统的设计与实现

引入虚拟现实技术对仿人机器人进行三维虚拟示教,对于改善仿人机器人的运动控制算法具有非常重要的意义.文中首先提出了具有七自由度机器手臂和六自由度机器腿的逆运动学计算方法,并采用三次多项式插值的方法来进行空间轨迹规划,在此基础上设计和实现了仿人机器人三维虚拟示教系统.示教仿人机器人手足协调舞蹈的仿真实验结果证明了虚拟示教系统的正确性和实用性.     

基于CAN总线的仿人机器人力信息检测系统

通过对五维力 /力矩传感器的电路结构和已经建立的仿人机器人运动控制系统结构分析 ,提出了一种基于CAN总线的力信息检测系统 .主要介绍了设计思想和方案 ,对接口电路设计的硬件结构和软件流程进行了详细的阐述 .所设计的系统已应用于仿人机器人的力信息采集 ,通过实验证明能够较好地完成力信息的实时采集与传送 .     

基于双向RRT算法的仿人机器人抓取操作

为了实现实际应用中的有效抓取操作,需要对仿人机器人进行全身运动规划.在全身运动规划中,必须考虑所有关节的自由度以及机器人、环境和被抓取对象物理特性的约束.针对这种包含多自由度、复杂约束的运动规划问题,设计了一种基于双向RRT算法的规划方法,获取了机器人的双腿稳定位形和抓取手的位姿序列,从而实现了仿人机器人的全身运动规划.最后,在仿人机器人NAO平台上进行了实验验证,完成了开抽屉、有障碍物情况下的开抽屉以及开抽屉取物并关闭抽屉等任务.实验结果表明,所设计的基于双向RRT算法的全身运动规划方法能够有效地解决仿人机器人的抓取操作问题.     

仿青蛙游动软体机器人控制系统设计

控制系统是机器人实现运动的关键.通过对所设计的由气动软体致动器驱动的仿青蛙游动软体机器人的机械结构和其仿生游动功能需求的分析,建立气动系统和电气系统,并通过Labview编写上位机软件,采用无线通讯的方式实现对仿青蛙游动软体机器人的远程调控以及数据采集,避免外接线束和管路对仿青蛙游动软体机器人运动的干扰,方便对仿青蛙游动软体机器人运动性能进行测试.经过实验验证,所设计的控制系统性能稳定、工作可靠,完全满足仿青蛙游动软体机器人的功能需求.     

仿人机器人路径规划研究

针舛仿人机器人机械连杆控制结构的动力学、运动学等特点,建立了25自由度仿人机器人家谱树彤结构,提供了连杆数据列表,分析了步态规划约束、步行倒立摆、奇异位姿控制、落地步态方向控制等特性,构建了行走步态模型,并采用链接图法对环境空间建模,引入种群规模自调整遗传算法实现路径规划。潋仿人机器人NAO为实验平台,采用链接图法进行全局建模,实验表明,改进的遗传算法在仿人机器人路径规划中具有更快的收敛速度与更好的适应性。     

仿人服务机器人的平衡控制

仿人机器人具有复杂的耦合非线性特性,因此仿人机器人的平衡控制具有重要的研究意义。针对仿人服务机器人系统,研究智能仿人服务机器人的平衡控制。首先,研究智能双足仿人机器人HUBO的行走与站立时平衡模式,分析HUBO基于ZMP的步态规划方法,并分析HUBO内部各个关键控制器的控制方式,以保证机器人行走时的平衡。然后,通过这些信息,使用Simulink对各控制器进行仿真,验证控制效果。最后,通过仿真分析、改进各项控制参数,进一步改善了仿人机器人步态平衡控制,达到较好的步态平衡控制效果。     

基于二阶锥方法的仿人机器人稳定性控制

步行环境复杂,外力干扰等因素都会影响仿人机器人的步行稳定性.为了提高仿人机器人的稳定性,在7连杆仿人机器人模型的基础上,提出了用二阶锥方法控制仿人机器人运动的稳定性.首先介绍了二阶锥规划的原理;其次利用摩擦力、ZMP和运动能量3个约束条件构建二阶锥,从而进行求解;最后通过仿真实验证明,该方法与LMS和微粒群在多方面对比有明显优势,提高了仿人机器人运动的稳定性.     

基于改进型Dijkstra算法的模块机器人系统故障自诊断策略

面向模块机器人系统,提出了一种全新的故障自诊断策略.该策略将故障自诊断过程分为两个部分:故障检测及故障消息传递.选用健康脉冲法实现模块间的交互式故障检测.设计优化改进型Dijkstra距离计算方法,并依据这种方法引导故障消息在模块间沿最优路径传递.通过仿真试验,该自诊断策略的有效性和可靠性在M-Lattice模块机器人系统上得到了验证,表明该策略可以广泛应用于其他模块机器人系统.     

仿人机器人实时步态控制系统设计

采用智能优化方法进行仿人机器人实时步态控制系统设计,把仿人机器人的上楼梯过程近似为7连杆模型,并推导出1个周期内的运动学方程;使用2个模糊控制器分别对上楼梯过程中单双腿支撑周期内的关节轨迹输出进行离线学习训练,通过嵌入式视觉系统采集环境信息作为控制器的输入信息,并进行实时控制;同时为了解决模糊控制器离线训练过程耗时长、...     

机器人足球决策软件系统研究与实现

在机器人足球比赛中,决策系统根据视觉系统提供的机器人位姿和足球位置信息,进行快速准确的决策,是取得胜利的关键.介绍了一套机器人足球决策软件系统的设计实现方案,采用六步推理模型,基于教组对称和按需首次计算的视觉信息预处理方法;提出基于角色的改进多参考点运动轨迹规划方法.通过实际比赛验证,达到了机器人足球比赛要求,比赛效果较好.     

基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制的研究与设计

基于仿人机器人机械臂的高度实时性和极强的抗干扰性的特点,设计出了基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制系统,利用C8051F041微控制器作为关节分布式控制器,并设计增量码盘和速度检测电路以及相应的软件等,完成了仿人机器人机械臂6个自由度的设计,对机械臂运动轨迹的控制达到了可靠性、实时性和稳定性的要求.