双足行走机器人步态轨迹规划

 通过对双足机器人行走过程中一些特殊点进行采样分析,对比人类自身行走步态的观察测量值,采用三次多项式插值来计算出双足行走机器人在行走过程中的行走轨迹,按人体比例设定参数,计算得出了1条比较光滑平稳的行走轨迹,使得机器人的行走姿态更像人类的行走.通过模拟测试,结果表明了用三次多项式插值方法是1种规划双足机器人行走步态的较好方法,而且得出的轨迹插值函数比较平滑.     

封面故事

人类遗传结构的百科全书；直立行走从树上开始。     

饥肠辘辘 逼迫人类站起来

在动物界中,直立行走是人类的独有的特殊行为之一。按理说,用四肢支撑身体更为稳当,人类为何要用两个下肢进行直立行走？千百年来,不少科学家研究过这个问题,然而没有得出明确的结论。有关人类为何要直立行走的假说有很多,目前比较靠谱的假说有两个：觅食假说和节能假说。其实,这两个假说都与早期人类食物的匮乏有关。     

知识快餐店 人类的奇怪进化

正从开始双足直立行走的阿法南方古猿,到今天飞天入海去太空的人粪,数百万年的演化让我们人类的身体发生了极大的变化!不过,有些变化似乎不太彻底,这是怎么回事呢?瞬膜一些动物(无尾两栖类、爬行类、鸟类)的眼部除上、下眼睑外,还有一层透明的眼睑——瞬膜,能遮住角膜以保护眼球。人类的瞬膜早经退化,但还残留有痕迹——半月皱襞,就在眼角的泪阜附近。尾骨现代人类早已没有尾巴,但仍保留着尾骨,喏,就在脊柱最下端,由3至5块尾椎接合而成。不再负责连接尾巴的尾骨其实也很有用——它是很多肌肉的附着之处,也是人体骨骼的承重点之一。     

记录古人类足迹的摄影家——王哲夫

从唯物主义的观点来看人类发展的历史,第一次伟大的革命就是直立行走,即从祖先猿类的四足行走进化为人类特有的两足直立行走。正因为远古人类的祖先学会了直立行走,才将前肢解放出来,变为专门制造工具的双手。这样一个变革,从此便开创了人类的历史,人们对这一变革的充分认识来自非洲发现的人类祖先——南方古猿留下的脚印化石。人类在自然历史的长河中能够将300多万年     

论身体教育的可能性

<正> 一、必然性和可能性 1、身体发育、发达的主要因素 身体发育、发达的主要因素大体可分为内因和外因。内因最终归结为遗传,人类的遗传因子,近者说是从父母那里继承来的,远者说,是继承了人类二○○万年的历史。决定人类进化的主要因素是两脚直立行走,恩格斯在《劳动在从猿到人转变过程中的作用》一文中说:“这些猿类大概首先由于它们的生活方式的影响,使手在攀援时从事和脚不同的活动,因而在平地上行走时就开始摆脱用手帮助的习惯,渐渐直立行走,这就完成了从猿转变到人的具有决定意义的一步”。正是由于直立行走,解放了上肢,使之利于制造、使用工具,因而使大脑的重质增加,构造复杂化。人类从猿人,经过漫     

基于有限元的助力外骨骼机器人的模态和疲劳分析

根据双足助力外骨骼机器人的行走周期特征,建立有限元模态分析模型,用以模拟机器人的行走动态特征。在有限元结果中提取双足机器人的固有频率及振动特征,同时根据人体步态在行走的不同阶段,分析计算整体系统的放大系数,最终结合系统放大系数计算振荡状态下疲劳等效载荷,预估系统整体的疲劳寿命。根据分析结果,在双足机器人的腿部机构中添加增强部件可以提高助力机器人模拟人类腿部行走的稳定性。     

猴子要站起来

互联网早就有了,就像还没有人类的时候,猴子已经漫山遍野地在乱跑着。 互联网无线化,就像猴子直立行走起来,虽然差别不大,可是新的网络应用天地展现了出来。 当管理人员习惯了电子化管理之后,当他们离开电脑,就有了战士被缴械的感觉。于是,可以随身携带的数据终端或者随时随地可以查阅信息的功能使只会打阵地战的现代管理人员学会了游击战术。     

有躯干双足机器人被动行走及其稳定器

采用Matlab仿真的方式构建了一个简单的有躯干双足机器人模型,研究了该模型在斜坡上的被动行走,分析了模型步行的稳定性,并设计了一个全状态线性反馈步行稳定器.研究结果表明:无任何驱动器的有躯干双足机器人能够实现沿斜坡而下的被动行走,其步行方式有两种,但均不稳定;设计的全状态反馈稳定器能够较好地稳定模型的被动行走.     

秋天护脚很重要

人类从直立行走的那一天开始。双脚就扮演着重要的角色——支撑全身重量，带我们走过无数美丽的风景。虽然双脚是“功臣”，但关注其健康的人很少。据中华医学会皮肤性病学分会的调查显示，我国每两个人中就有一人患脚病，成年人患病比例更高达75％。美国足部医学协会也发出呼吁，护脚要从现在开始。为此，本期特邀专家，教您如何护脚。     

双足机器人稳定行走步行模式的研究

研究了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制系统的双足机器人稳定行走步行模式生成方法.通过对双足机器人行走过程中行走参数及ZMP轨迹进行规划,计算出机器人行走过程中的质心轨迹.由运动学模型求解出其行走过程中步行姿态,预观控制器利用未来目标ZMP参考值和双足机器人状态计算控制输入,对机器人进行稳定行走控制.最后采用ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真技术对离线步行模式进行仿真验证,仿真结果表明双足机器人虚拟样机可实现稳定行走效果.     

闻“香”也能识人

自从约五百万年前,物种演化使我们的老祖先能够直立行走之后,人类就开始越来越依赖视觉,而不是像很多依靠四肢爬行的动物一样依赖嗅觉。尽管如此,遥远祖先留传下来的优势并没有完全退化,人类还是保留着一定程度的嗅觉敏感性,作为认识外部世界的辅助手段。动物可以神奇地利用嗅觉接收信息、区分敌友,而人类也不逊色,去年发表在《欧洲人格杂志》的科学研究发现,人们能够利用嗅觉来识别对方的人格特征。闻香水味能识女人心弗罗茨瓦夫大学心理研究所收集了60名波兰大学生(男女各     

类圆规双足被动行走模型及其稳定性

研究一种两杆三质点类圆规双足被动行走模型,在行走模型上增加支撑脚横向和纵向两个自由度,以该模型为研究对象,求解被动动态行走步态,并分析其局部和全局稳定性.结果表明当模型的雅克比矩阵最大特征值在单位圆内且初始状态在吸引域内时,行走步态稳定.为理解双足行走的运动机理提供指导,同时也为设计稳定、高效的双足机器人提供分析思路.     

人类的第一串脚印

火山岩整整守护了它们达300多万年之久。今天，在坦桑尼亚利特里地区发现的化石脚印向科学家们揭示，就是在这片土地上，人科是如何开始用双脚直立行走的，此时，人类起源的序幕也被缓缓地拉开。     

双足机器人变步长步行模式的在线生成方法

双足机器人在进行变步长步行模式行走的过程中,步长的突然改变会导致其行走不稳定.为此提出一种双足机器人步长实时变化的步行模式补偿方法.此方法中运用了时间补偿和零力矩点补偿.通过两者的补偿能够使步行模式的步长在发生变化时,在线修正双足机器人实际状态与目标状态的偏差,以保证其行走的稳定性.双足机器人AFU10的步行实验证明了该方法的有效性.     

脉冲推力作用下上楼梯双足机器人行走的建模与动力学分析

本文研究脉冲推力作用下带伸缩腿的上楼梯双足机器人行走的复杂动力学。利用伸缩腿结构解决上楼的触碰台阶问题,采用沿支撑腿方向的脉冲推力提供动力源,运用拉格朗日方程和角动量守恒定律,建立上楼梯双足机器人行走的动力学模型。通过施加幅值限制和与支撑腿角速度相关的脉冲推力构造庞加莱映射。结合理论分析和数值模拟,研究系统的周期解及其分岔等复杂动力学,讨论脉冲参数及自身结构参数对双足机器人稳定行走的影响。研究结果表明：选择合适的参数,系统具有稳定的周期-1解,双足机器人能够稳定完成爬升楼梯的动作;相较于固定脉冲推力,幅值限制和与支撑腿角速度相关的脉冲推力有助于上楼梯双足机器人快速进入稳定的行走状态。     

直立行走的智能车设计方案

车模直立行走是要求仿照两轮自平衡电动车的行进模式,让车模以两个后轮驱动进行直立行走。近年来,两轮自平衡电动车以其行走灵活、便利、节能等特点得到了很大的发展。国内外有很多这方面的研究,也有相应的产品。在电磁组比赛中,利用了原来C型车模双后轮驱动的特点,实现两轮自平衡行走。相对于传统的四轮行走的车模竞赛模式,车模直立行走在硬件设计、控制软件开发以及现场调试等方面提出了更高的要求。     

表征被动双足行走的二维无边轮辐的动力学及稳定性分析

为验证具有被动行走特征的二维无边轮辐稳定极限环的存在,使静止于斜坡上的无边轮辐以不同的初始运动条件开始运动,对其进行运动学及动力学分析,建立表征被动双足行走理论的无边轮辐模型的无碰撞阶段运动方程及碰撞瞬间切换方程.利用庞加莱映射理论进行斜坡上滚动的无边轮辐运动稳定性分析,结果表明,不动点与极限环为轮辐运动稳定性的表征参数,且不动点与极限环的存在与轮辐的辐条数目、惯性矩参数、运动初始条件和斜坡角度有关.利用M ATLAB软件对不动点与极限环的存在进行仿真分析,验证了在一定的斜坡角度和初始运动条件下无边轮辐可实现稳定持续的下坡滚动.基于无边轮辐模型可建立斜坡上行走的无驱动被动双足行走模型,将下坡时由重力提供的驱动力等同于主动驱动力施加到平面上行走的无驱动被动双足行走模型,可以减少驱动能量损耗及简化行走控制理论.     

基于LIPM的机器人快速行走优化

针对双足机器人,在线性倒立摆模型(LIPM)的基础上,提出了无双足支撑阶段的机器人快速行走优化方法.该方法在当前单足支撑阶段中寻找合适的换足时刻,使前后单足支撑阶段的质心位置与速度相匹配,达到了消除双足支撑阶段,提高行走速度的目的.在NAO机器人上进行对比实验发现:采用优化后的行走方法,机器人行走速度得到了明显提升.     

欠驱动双足机器人稳定行走控制与策略

为了解决欠驱动双足机器人行走的控制问题,提出一种欠驱动平面双足机器人稳定步行控制方法和策略.首先,分析带有身体惯量的倒立摆模型的动力学特性,根据动力学模型和姿态信息,设计姿态稳定控制器,维持机器人身体姿态的稳定.然后,根据欠驱动量的动力学方程和行走速度反馈,设计行走速度稳定控制器.通过调整摆动腿步长的策略,实现速度稳定的连续行走.最后,在双足机器人上开展实验,验证了该控制方法和策略的有效性.