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。     

基于中心压力判据的双足步行机器人稳定性研究

本文首先对中心压力判据进行了研究,然后根据双足步行机器人实验平台的实际情况,经过简化,得到了一种双足步行机器人离线动作稳定性的判别方法,并进行了基于位姿矩阵的数学建模。同时通过在机器人脚底加入力传感器的方法,设计了一种简化的在线稳定性判别方法,并将以上两种判稳性检测方法应用到了实际机器人的控制当中。     

泉州中山路步行街区调查

对泉州市中山路街区进行问卷调查。研究其形成和演变历史、居民行为方式、街道空间和场所序列,通过分析其基本特征,对小商业街区在我国中小城市旧城保护,以及在其改造中的应用可能,提出一些看法。     

基于功能仿生并联机械腿的全向步行机器人

基于运动功能仿生设计了一种新型三自由度耦合并联机械腿并且应用到足式全向步行机器人当中,并对机器人整机性能进行了研究分析.首先,建立了运动学模型,应用几何法分析了运动学正逆解,利用逆解搜索法得到了可达工作空间.然后,采用虚功原理计算了驱动关节静力矩,规划了四足机器人的全向步态和足端轨迹.最后,完成了虚拟样机仿真分析并制作了原理样机,进行了样机的步态实验.通过分析可知：机构具有良好的稳定性和加速度连续性,其足端具有2R1T三自由度的运动特性;全向运动可以有效地解决在空间受限制的情况下无法完成转向的问题.     

基于再励学习的被动动态步行机器人

为了研究仿人、能量高效的双足机器人步行,研制了由MACCEPA(mechanically adjustable compliance and controllable equilibrium position actuator)柔性驱动器驱动的半被动双足机器人,并实现了其动力学仿真系统.提出一种基于再励学习的步行控制方法.该方法首先采用Q-学习方法学习机器人在理想环境中的稳定步行步态及其控制策略,然后将此步态和控制策略作为模糊优胜学习方法的参考步态和参考控制策略并在线学习模糊网络的优胜值参数.仿真结果表明: 利用学习训练的结果控制柔性驱动器在步行相转换时的动作,机器人可以实现稳定动态步行.     

行人步行设施紧急疏散出口设置方法

从行人疏散过程和紧急疏散出口通过能力的角度,分析行人步行设施紧急疏散出口设置的影响因素,并提出紧急疏散出口设置方法.研究发现,在总宽度一定的情况下,紧急疏散出口的个数越多,其相应的总通过能力越低.基于步行设施内疏散行人的数量、初始位置,紧急疏散出口的行人通过能力,多紧急疏散出口的行人选择策略,以及紧急疏散出口的设置指标,构建了行人步行设施紧急疏散出口设置的优化模型;并提出其简化的求解算法,实现紧急疏散出口个数、位置和宽度的优化设置.结合算例,从紧急疏散出口布局优化的角度,提出北京市西直门换乘枢纽紧急疏散出口布局的改进措施.     

全方向康复步行训练机器人具有死区补偿的反步有限时间控制

为了解决死区影响全方向康复步行训练机器人系统的跟踪精度问题,提出了一种具有死区补偿的反步有限时间控制方法。考虑系统的未知死区,利用自适应方法估计死区宽度,获得死区信息并对其进行补偿,从而有效抑制了死区对系统跟踪性能的影响,避免了系统发生极限环振荡。为了防止机器人初始运动阶段产生较大的跟踪误差而影响康复者的安全,提出了反步有限时间控制方法,确保跟踪误差系统在有限时间内达到稳定。基于Lyapunov有限时间稳定理论,给出了误差系统的稳定条件及稳定时间。与速度和加速度同时约束的控制方法进行了仿真和实验对比,结果表明:所提的控制器设计方法可使系统的跟踪误差在大约8s后趋向于0,机器人在有限时间内实现了对指定轨迹的稳定跟踪,解决了速度和加速度同时约束的控制方法不能使机器人稳定地跟踪训练轨迹、无法解决系统死区的问题;所提的有限时间控制方法能使系统误差快速收敛,有效解决了死区对系统性能的影响,提高了机器人的跟踪精度和安全性。     

为什么步行有益——帮助心脏工作的“肌肉泵”的秘密

当一个人长时间站立时,流向大脑的血流轻度减少,造成缺血,通常称为“脑贫血”。心脏不断向全身泵血,当身体垂直时,血液必然淤积在双腿,结果,由于血液淤积在双腿使流经体部的有效循环血量减少,因此流入大脑的血量也减少。身体直立时,头部位于血液提升的最高处,受重力影响最大,这种影响是致命的。如果靠近心脏的静脉压是零,那么足跟的静脉压约为12kPa(90mmHg),头顶的静脉压约为-5.3kPa(-40mmHg)。重力是造成静脉压不同的不可忽视的因素。尽管心脏是一个强力的血泵,它也不能轻松地克服重力的影响。正因为如此,人体联合一个“肌肉泵”的机制来…     

三维人体下半身行走动画模型的研究与实现

采用多面体组合建立人体模型，用三角函数拟合步行时的关节活动轨迹，设计Ｂｅｎｄ函数来实现关节体和部位体的转动控制，采用逐节调整转动角度的方法实现人体下半身的旋转坐标变换，整体进行移动坐标变换，生成了步行过程中的一幅幅三维人体活动模型图形，使之在连续播映时产生逼真的人体行走动画效果。     

不确定康复训练机器人速度与加速度同时约束的跟踪控制

针对不同康复者质量及系统重心偏移产生的不确性,影响康复步行训练机器人对医生指定训练轨迹的跟踪精度问题,设计了估计不确定性的滤波器,目的是提高控制系统的鲁棒性。同时,为了避免运动过程中速度和加速度发生突变,提出了一种抑制系统不确定性并同时约束运动速度与加速度的控制器设计新方法。通过Lyapunov稳定性构造速度和加速度的约束条件,证明了跟踪误差系统的渐近稳定性,并得到了控制器参数矩阵的求解方法。通过仿真结果对比分析和实验研究,表明了文中提出控制器设计方法的有效性和优越性,验证了所设计的控制器能同时约束康复步行训练机器人的运动速度和加速度。