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.     

一种仿人机器人跑步运动轨迹生成方法

采用小车-曲面桌子模型,提出了一种仿人机器人跑步运动轨迹生成方法.针对仿人机器人在单腿支撑阶段和飞行阶段不同的运动方式,分别规划仿人机器人的质心轨迹,在单腿支撑阶段,求解根据小车-曲面桌子模型建立的动力学方程,规划出机器人的质心轨迹;在飞行阶段,仿人机器人质心作抛物线运动.采用3次插值方法规划双足在不同阶段的轨迹.仿真...     

一种仿人机器人斜坡运动步态规划方法

以SCUT-Ⅰ仿人机器人步态运动为对象,提出了由斜坡运动步长、步行周期等参数控制的斜坡运动模式,并基于倒立摆模型对斜坡运动过程中仿人机器人的髋关节和摆动腿踝关节的轨迹进行规划,从而得到斜坡运动的轨迹;最后,根据SCUT-Ⅰ仿人机器人模型参数,在Matlab 6.5中建立机器人的模型,对机器人斜坡运动进行仿真实验,验证了该规划方法的有效性及稳定性.     

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.     

递阶式虚拟结构非完整机器人的编队控制

提出一种递阶虚拟结构编队控制方法,将机器人编队按空间分布划分为簇,并定义某段时间内该簇(虚拟结构)的参考轨迹,将虚拟结构的运动转化为各机器人的期望轨迹,然后基于反步思想,并通过设计移动机器人误差跟踪系统的Lyapunov函数来设计动态反馈控制器,实现了对参考轨迹的全局渐近跟踪.最后通过对给定直线和圆轨迹的编队跟踪试验,验证了该控制策略的有效性.     

仿人机器人的非奇异终端滑模控制

目前,仿人机器人代替人类在工业、矿山安全作业等方面起到了至关重要的作用,而机器人稳定性控制技术的进一步提高,则尽可能的避免了由于机器人操作失误所带来的危害.针对具有不确定性干扰的仿人机器人系统的轨迹跟踪控制问题,利用终端滑模控制方法,给出了设计的全局有限时间跟踪控制器.首先,利用拉格朗日法建立了5连杆仿人机器人的动力学模型,基于非奇异终端滑模控制技术并利用终端滑模设计思想,设计了轨迹跟踪滑模控制器.其次,由于 所设计的控制器的非连续性,将会使得系统产生抖振现象.针对这个问题,利用修正的饱和函数来代替控制律中的符号函数,从而减少了系统的抖振问题;最后,仿真算例表明了该方法的有效性.     

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.     

基于视觉前馈和视觉反馈的仿人机器人抓取操作

针对仿人机器人执行抓取操作,提出了一种联合使用视觉前馈和视觉反馈的控制策略. 在视觉前馈中利用基于表格的逆运动学算法,简化了逆运动学计算,减少了抓取操作时间. 视觉反馈补偿了弱标定并增加了系统的稳定性. 两种控制算法的联合使用简化了仿人机器人的伸手抓取操作. 实验结果验证了该控制策略的可用性.     

基于改进HSIC控制器的全向足球机器人运动研究

RoboCup比赛对足球机器人实时、准确、稳定等性能要求较高,而全向机器人由于自身特性导致在比赛中高速运动时难以实时、准确地跟踪路径规划程序生成的轨迹.针对这一情况,采用改进仿人智能控制(HSIC)算法对机器人的运动进行控制,较好地解决了这一问题.仿真实验结果表明,与常规PID控制相比,该算法能使全向机器人克服振动等扰动影响,准确高效地实现机器人的运动控制.     

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.     

Reference Trajectory Generation for 3-Dimensional Walking of a Humanoid Robot

Humanoid walking planning is a complicated task because of the high number of degrees of freedom (DOFs) and the variable mechanical structure during walking. In this paper, a planning method for 3-dimensional (3-D) walking movements was developed based on a model of a typical humanoid robot with 12 DOFs on the lower body. The planning process includes trajectory generation for the hip, ankle, and knee joints in the Cartesian space. The balance of the robot was ensured by adjusting the hip motion. The angles for each DOF were obtained from 3-D kinematics calculation. The calculation gave reference trajectories of all the DOFs on the humanoid robot which were used to control the real robot. The simulation results show that the method is effective.     

仿人形机器人虚拟示教系统的研究与实现

引入虚拟现实技术对仿人形机器人进行三维虚拟示教，对于研究、改善及提高仿人形机器人的运动控制具有非常重要的意义。本文首先介绍了虚拟示教系统的结构，给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，然后描述了采用三次多项式插值的空间轨迹规划方法及其在虚拟示教系统中的应用，最后将上述方法应用到仿人形机器人三维虚拟示教系统中，通过示教仿人形机器人双足步行和双手指挥交通，仿真实验结果表明了虚拟示教系统的正确性和实用性。     

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.     

机器人手臂轨迹规划的研究

研究了服务机器人手臂关节空间的轨迹规划问题.利用三次B样条函数对机器人手臂的5个关节变量进行插值,使规划的轨迹函数连续并平滑,从而保证机器人运动的平稳性.实验表明,这种轨迹规划方法是准确和可行的.     

高欠驱动的拟人机器人多指手

为改进清华大学研制的TH-1型拟人机器人手的传动机构,设计了一种欠驱动手指机构。该手指机构可用于拟人机器人手上,以较少的驱动器获得较多的关节自由度,同时获得较好的自适应抓取功能,降低装置对控制系统的要求。以该欠驱动手指机构为基础,设计了一种高欠驱动的拟人机器人多指手——TH-2手。研究结果表明:TH-2手具有高度拟人化、高欠驱动和高集成度,以及实时控制容易、体积小、质量轻、抓取功能较强等优点;TH-2手适合安装在拟人机器人上使用。     

基于Java 3D的仿人型机器人三维仿真

针对Java 3D中虚拟机器人的树状结构特点,提出一种由机器人运动学导出的矩阵变换方法,使机器人左、右脚均可动态地成为树状结构的"根结点".根据该方法编写的虚拟机器人驱动程序,并采用单线程机制,可以驱动虚拟机器人各关节平滑运动.最后,在仿人型机器人的图形化编程仿真平台上实现了虚拟机器人的行走动作.     

Robust visual servoing based Chinese calligraphy on a humanoid robot

A robust visual servoing system is investigated on a humanoid robot which grasps a brush in Chinese calligraphy task.The system is implemented based on uncalibrated visual servoing controller utilizing Kalman-Bucy filter, with the help of an object detector by continuously adaptive MeanShift ( CAMShift) algorithm.Under this control scheme, a humanoid robot can satisfactorily grasp a brush without system modeling.The proposed method is shown to be robust and effective through a Chinese calligraphy task on a NAO robot.     

教学用人形机器人研制

本次设计的教学用人形机器人的研制系统由控制台和教学用人形机器人两部分组成,通过控制台即可完成对教学用人形机器人的所有控制操作,控制台和教学用人形机器人之间采用无线通信方式进行数据的通信。