脚掌转动对腿型机器人起跳影响的研究

针对目前大多数带脚掌腿型跳跃机器人研究中未考虑脚掌围绕脚尖转动即脚掌欠驱动的现象,制作了一款带脚掌的腿型机器人,对脚掌转动与不转动2种情况进行对比研究。建立了机器人在2种情况下起跳时的动力学方程,研究了2种情况下的起跳约束。以电机能耗最小为优化目标,对2种情况起跳进行优化。使用实际模型数据分析,用MATLAB仿真了2种情况下在起跳时的时序图、总质心时序图、力矩曲线以及能耗值。仿真和实验结果表明,带脚掌的腿型机器人起跳时脚掌转动比脚掌不转动消耗的能量少,而且起跳角度范围也更宽。     

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.     

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.     

轮腿式机器人多运动模式运动学分析与建模

轮腿式移动机器人具有轮式、履带式和腿式等多种运动模式,对不同运动模式下的运动特性进行了分析,建立了轮式运动模式下的运动学方程,对履带运动模式下的转向运动学进行了运动学建模;通过对机器人在腿式模式的姿态描述,建立其运动学模型。为对轮腿式机器人进行综合运动分析,实现机器人控制提供了理论基础。     

基于摆腿回缩的4足机器人运动优化研究

为了提高4足机器人的运动性能,对其运动过程中的摆腿回缩现象进行了研究.首先基于弹簧负载倒立摆模型完成了机器人的建模,分析了不同摆腿回缩率对机器人能量损失、摩擦、冲击等性能指标的影响;然后利用统一目标法,推导了多性能指标下的综合最优摆腿回缩率,并基于最优摆腿回缩率为研究对象规划出了一条合适的贝塞尔轨迹.仿真结果表明,摆腿回缩率的优化对机器人的能量损失、摩擦和冲击等性能具有较大的提升作用.      

腿型跳跃机器人跳跃过程运动学及仿真分析

根据跳跃生物的生理结构及运动特性,设计了腿型跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.分析了机器人跳跃过程冗余自由度,建立了机器人的质心运动方程;依据关节空间与质心空间速度的变换关系,对机器人进行运动学分析,并用MATLABR2009b进行数值仿真,得到了机器人关节角度随时间的变化规律,为腿型跳跃机器人控制系统的研究提供了控制参数依据.     

多关节跳跃机器人的起跳机理与运动规划分析

在给定离地任务要求的情况下,针对多关节冗余自由度跳跃机器人起跳机理及运动规划与优化问题进行了研究.以速度方向可操作度为性能指标,将期望的离地质心速度和加速度映射到关节空间,作为关节空间规划的边界条件.采用Fourier基函数参数化关节空间轨迹,从正运动学方程出发,结合驱动约束条件,利用粒子群优化算法搜索和寻求使能量利用率最大的参数值,实现起跳性能的优化.利用计算机仿真证实了此种方法的可行性.此外还建立了滑模控制器,实现起跳阶段轨迹跟踪控制仿真分析,为具有冗余自由度的多关节跳跃机器人的运动规划提供了一种有效的方法.     

惯性冲击型微机器人支撑腿受力及其对运动速度影响的分析

针对Φ２０ｍｍ管道内壁微移动机器人的支撑腿跨距对机器人运动的速度的影响，利用力学分析的方法做出理论上的分析，并在实际上予以验证，得出对磷青铜制的微机器人支撑腿，其跨中在管道内径Φ２０＾０．８ －０．２ｍｍ范围内微机器人运动速度较快的结论，从而为提高微机器人运动速度提供有益的借鉴。     

轮腿式机器人的稳定性控制准则

腿式运动模式具有运动灵活、环境适应能力强的特点,但其稳定性控制是一个重要的问题。在分析轮腿式机器人运动特性的基础上,建立了轮腿式机器人的稳定性姿态描述方法,分析了不同稳定性准则的特性和适用性,提出了适合于轮腿式机器人稳定性控制的倾斜边界稳定性准则,并给出相应的稳定性控制方法,为轮腿式机器人的稳定性控制奠定基础。     

冗余机器人奇异位形分析的新方法

阐述了一种用来分析奇异位形的新方法,此方法的建立是基于虚位移原理来对余冗操作手列出力平均方程组的,通过求解方程组,可方便地找出奇异位形。     

机器人奇异形位分析及协调控制方法

把6R机器人奇异形位分为边界奇异、内部奇异、结构边界奇异和腕部奇异，分析了这些奇异形位的形成条件，并对每一种奇异进行了计算机仿真。在深入分析奇异边界构成的基础上，给出了内部奇异直观的计算机图形仿真结果，克服了以往笼统而欠实用描述方法的不足。通过分析J^-1(J为Jacobian矩阵）提出了采用协调控制法回避机械手奇异形位的理论及在线实时控制方法。     

液压四足机器人新型腿结构设计与性能分析

为实现机器人的高负载、不平地面的高适应性运动要求,设计了一种新型的液压四足机器人腿结构。提出了腿模块机构,是带有平行四边形结构的四连杆腿模块机构,与传统的曲柄滑块四连杆机构进行了运动分析比较。基于MATLAB的SimMechanics软件模块,进行了仿真分析。结果表明带有平行四边形结构的四连杆腿模块机构具有较好的传动性能,该种腿结构的液压缸运动更为平稳,可确保机器人整体性能的优越性,为液压驱动的足式机器人腿结构设计提供新的设计途径。     

偏心轮腿六足机器人四足步态规划

提出了一种适用于偏心轮腿六足机器人的直行四足步态规划.以一个运动周期为例,分析了偏心轮腿六足机器人直行过程中5个阶段的运动状态,以及每个运动状态中偏心轮腿步态的参数变化并用状态矩阵加以描述.将该步态用于所设计的偏心轮腿六足机器人,在驱动电机的控制下,能保证机器人的直行前进.     

基于MATLAB的机器人运动仿真研究

按照一定的要求对一种柱面坐标机器人进行了参数设计，讨论了该机器人的运动学问题，然后在MATLAB环境下，用Robotics Toolbox对该机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行了仿真．通过仿真．观察到了机器人各个关节的运动．并得到了所需的数据．说明了所设计的参数是正确的．从而能够达到预定的目标，     

步行机器人缩放式腿机构参数的选择法

本文从机构传动性能的角度出发,对步行机(亦称步行机器人)缩放式腿机构与足的运动空间进行了分析,给出了当足的实用运动空间为最大时,机构参数的确定方法。     

新型轮腿式机器人研究

设计与研制了一种新型小尺寸、轻体重、多用途的轮腿式机器人,集中了腿式机器人地形适应性强和轮式机器人机动速度高的优点,可在复杂地形条件下以多种行进步态和运动方式完成特殊的机动任务.开发了上位机人机交互系统和基于ARM的嵌入式运动控制系统,实现了多轴伺服运动控制技术,在控制、反馈各环节之间以及机器人视觉系统中采用了无线数据通信方式,实现了机器人的远程遥控.并辅助以超声波探测器阵列,用多传感器信息融合技术配以实时避障算法和数字图像处理技术实现了机器人的自主运动及探测.仿真分析和原理样机实测表明,该机器人具有良好的越野行驶能力和稳定可靠的探测性能,为进一步研究小型多用途机器人理论和实践奠定了基础.     

基于MATLAB的PUMA560机器人运动仿真研究

在MATLAB环境下,对PUMA560机器人进行参数设计,分析PUMA560机器人的运动,利用Robotics toolbox工具箱对机器人的正运动、逆运动、轨迹规划进行仿真,得到了良好的效果。     

助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人运动学建模与仿真

结合并联腿步行机器人和可重构机器人的优点,设计了一种新型的助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人,进行了该机器人的构型设计。以四足并联腿步行机器人为研究对象,根据步行机器人整机的结构特征和基本并联腿的运动特征,将整机的运动学问题转化为单个并联腿的运动学问题,建立了机器人整机系统的完整的运动学模型,进行了机器人在爬行步态下的仿真分析,得出了驱动器杆长的仿真曲线。该项研究为四足并联腿步行机器人整机的动力学分析和控制奠定了一定的基础。     

基于影响系数的并联机器人机构运动分析

从单开链 (SOC)入手 ,应用矢量的矩阵表示方法 ,引出了一阶转动及移动、二阶转动及移动影响系数的概念 ,并合并得出了一阶、二阶运动影响系数的表达式 ,该表达式与机构的运动参数无关 ,只与机构的位形有关 ,从而使速度分析、加速度分析能以极简单的显式表达 ,不需任何求导过程 ;进而根据单开链(SOC)与并联机构的联系 ,通过各支路运动输入与输出之间的关系 ,取其只与主动副有关的方程 ,最终得出了并联机构对应于广义坐标的一阶、二阶运动影响系数 ,为并联机器人机构的运动分析奠定了理论基础     

空间并联机器人机构的特殊位形分析

本文通过对并联机器人机构的几何特性分析,利用空间螺旋理论建立螺旋方程,由并联机器人机构的静力平衡条件,从中导出了该机构特殊位形的判别矩阵。通过对判别矩阵的进一步研究,给出了并联机器人一种特殊位形存在的条件,发现并证明ε存在与位置无关的机构几何奇异形。