模块化多足步行机器人的运动控制系统研究

为解决机器人对复杂多变的环境适应性不强的问题，研制了模块化的多足步行机器人系统。针对模块化多足步行机器人的机构特点，设计并实现了一种位于机器人模块化控制体系底层的基于CAN总线的运动控制系统。采用微处理器、专用的运动控制和驱动芯片以及光电编码器实现了机器人关节的伺服闹环运动控制；采用CAN总线作为模块问的通信接口，有效地支持了多关节实时控制。提出了一种具有3层抽象结构特点的可扩展的软件体系结构，为运动控制系统提供模块化支持。实验验证了运动控制系统软硬件的可靠性和有效性。     

步行机器人的结构图与步态

本文对步行机器人（简称步行机）的结构与步态的选择进行了探讨。提出了步行机在不同踏地脚情况下整个机构及其中任一闭式运动链自由度计算公式，探索了结构图与步态之间的关系及确定正确结构力产最佳步态的途径。     

四足步行机器人的运动和结构设计

步行机器人性能优劣在很大程度上取决于步行机器人的结构。由于步行机器人研究的出发点是模仿动物的步行,所以在步行机器人运动和结构设计时,必须考虑机构运动灵活性、重量、能耗及稳定性等问题。 本文,结合四足步行机器人研究课题,探讨了步行机器人运动和结构设计方面的一些主要问题,着重对步行机器人腿、足的结构。转弯机构和传动机构等几方面,提出了设计方法和选择原则。     

四足步行机器人稳定性步态分析

详细的探讨了4足步行机器人稳定行走机理,结合实例展示了4足步行机器人稳定行走的步态参数确定的具体过程。通过作足尖相对相体的位移图,验证参数的正确性。     

步行康复训练机器人协调控制的研究

为了实现步行康复训练机器人的协调控制,对外骨骼助行腿与跑步机的协调控制以及减重支撑系统与外骨骼助行腿的协调控制,提出了协调控制方法。最后用假人代替真实患者通过实验验证了外骨骼助行腿、跑步机和减重支撑系统之间的协调控制效果。实验结果表明,步行康复训练机器人能够很好的对假人进行减重步行康复训练,外骨骼助行腿、跑步机和减重支撑系统很好地实现了协调控制,同时为进一步对真实患者进行实验研究奠定了很好的基础。     

两足步行椅机器人步行参数对稳定性的影响分析

两足步行椅机器人是一种替代轮椅或假肢、为残疾人服务的助残机器人。这类机器人在复杂的使用条件下,各种参数对步态规划及其稳定性的影响分析研究具有重要意义。本文首先根据与步态规划密切相关的机械结构特点、自由度以及关节配置等建立了步行椅机器人的简化模型以及步态规划的算法,然后基于ZMP理论和稳定裕度的概念,确立了主要步行参数与稳定性之间的关系,提出了动态步行的稳定性判据,分析了步态规划中步行参数对于稳定性的影响,并给出了在不考虑参数间耦合影响的前提下步态规划中参数选择的合理范围。     

四足步行机器人腿机构及其稳定性步态控制

结合实际 ,详细地分析了四足步行机器人的步态和腿机构的运动关系 ,并在此基础上给出了四足步行机器人腿部机构和驱动控制方案。     

基于CPG的六足步行机器人运动控制系统研究

根据CPG双层网络的特点,采用分层分布式系统架构研究制了一种机器人运动控制系统.其基于FPGA的星型总线,在保证通信速率的同时提高了系统抗干扰能力.在单足控制器中嵌入双NIOS完成CPG网络解算和电机运动控制.FPGA的灵活使用和外部3-H桥驱动的搭建,可以使单足控制器同时控制3个无刷电机并获得最小的体积.     

四足步行机器人承载能力的分析与设计

首次提出并研究了空间缩放式腿机构四足步行机力分析及承载能力，建立并求解了四足步行机在不平地面行走时静不定支承约束系统的力分析模型。     

开放式机械设备平台运动控制系统的设计

为了解决传统的数控实验设备自身的局限性,结合当前开放式运动系统的发展趋势,开发一种高效的开放式运动控制系统机械装置。基于PC平台,PMAC运动控制卡为核心,BP网络的PID调节,实现运动控制系统的有关功能和操作。实验表明,运动速度和位置误差小,可以实现人机接口的定制和实时控制部件的参数化,而且轨迹行程精确、响应速度快、定位准确度高等优良性能。     

微小研抛机器人开放式控制系统研究

提出在大型模具曲面上进行自主研抛作业的微小机器人的运行特征,建立了一种基于PMAC和PC的双CPU开放式控制系统.通过对伺服运动、研抛执行和传感定位子系统的分析,全面介绍了系统体系结构和控制策略,运动实验结果表明了系统的可行性.该微小研抛机器人控制系统的设计符合实用要求,具有一定应用价值.     

载人两足步行机器人步态规划

载人两足步行机器人是一种为残疾人设计,用来替代轮椅和假肢的新型步行机器人。由于其关节自由度较多,可以通过自身的调节来保持纵向及横向的平衡,从而保证动态步行的平稳,但也因此使得零力矩点(ZMP)的计算上出现耦合现象,为ZMP轨迹的精确规划带来困难。从重心的轨迹入手,通过约束重心z向坐标实现载人两足步行机器人纵向与横向的分离,进而以重心的轨迹为基础,确定了机器人行走姿态,并通过简化模型计算支撑脚关节扭矩来评估步态规划的正确性与合理性。     

我国林间步行机器人的实际应用前景

机器人作为高科技的产物在世界各国得到了迅猛的发展。林业机器人是21世纪我国林业机械的发展方向。本文综述了国内外步行机器人的研究发展现状,分析了林业步行机器人的特点,介绍了几种典型的林业机器人。并进一步对林业步行机器人的实际应用和未来的发展方向进行了展望。     

基于PMAC的六自由度机器人开放式控制系统开发

以IPC＋PMAC作为CINCINNATI工业机器人的控制器,设计了一种基于PMAC的开放式机器人控制系统。系统采用双微机分级控制方式和模块化结构软件设计,上级IPC负责路径规划,下级PMAC则实现对各个关节的位置伺服控制和多个关节的协调控制。实践证明这种机器人控制系统运行平稳,具有良好的开放性和扩展性。     

四足步行机器人研究现状及展望

文章对国内外四足步行机器人研究现状进行了综述,归纳分析了四足机器人研究的关键技术,井展望了四足机器人的发展趋势。     

六足步行机器人仿生机制研究

从机械结构、运动模式和步态控制3个方面,对六足步行机器人的仿生机制进行了分析。提出一种灵活度评价函数,基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化;推导了步态模式与步行速度关系的数学表达;构建了分布式局部规则网络,可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态。仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。     

双足步行机器人结构可视化设计

采用Watt-21型平面六杆机构作为基本的行走机构,探讨了步行机器人行走机构应有的特性,完成了机构的运动分析.同时为了便于分析,利用Pro/E建立了双足步行机器人的三维模型,并在软件中进行了运动仿真.利用计算机的可视化设计技术来修正设计参数.