轮式仿人机器人的ZMP建模及动态稳定判据

介绍了ZMP的概念,比较常见的几种ZMP建模方法,提出将高效牛顿-欧拉算法(RENA)与ZMP的概念相结合的迭代ZMP建模方法,并利用该方法完成轮式仿人机器人的ZMP建模.通过模型分析,得出该轮式仿人机器人的ZMP简化计算公式.最后得出此类轮式仿人机器人的稳定性判据及稳定度的定义.

仿人机器人腰部机构的动力学建模、控制与仿真

本文介绍的仿人机器人具有差动腰部机构,它除了受自身的动力学影响以外,还受到手臂和车体运动以及外力、外力矩等对腰部机构关节力矩的影响。笔者利用高效牛顿-欧拉算法完成了仿人机器人的整体建模;在不考虑各关节间耦合运动的情况下,对整体动力学模型进行适当简化,得到了腰部机构的动力学模型。简化后的动力学模型既反映了机器人车体、腰部及双臂的动力学关系,又大大地减小了计算量,易于实现基于动力学的控制算法。基于动力学模型,给出了腰部机构PD伺服轨迹跟踪控制算法,并结合计算力矩方法用于补偿腰部机构两关节受到的力矩扰动。仿真分析表明,该控制方法可以明显提高腰部机构的位置跟踪精度,并提高仿人机器人的整体作业精度。

轮式移动仿人机器人的动力学建模与分析

利用高效迭代牛顿-欧拉方法对一个21自由度的轮式移动仿人机器人进行了整体动力学建模,该模型虽然维数较高,但消除了分块建模中需要对模块之间相互作用力进行建模的难点问题,并且由于机器人双臂的对称结构,当合理规划双臂运动时,动力学模型将得到部分简化。本文还对某关节运动时在各个关节所产生的力或力矩进行了仿真分析。解析及仿真结果表明,合理规划上臂各关节的协调运动,将极大地削弱车体及腰部各关节所受的力或力矩扰动,为基于动力学的机器人运动控制以及稳定性分析提供理论依据。

基于Agent的网络遥操作机器人系统控制研究

为了充分发挥智能机器人的自主性和人的主观能动性,实现通过网络遥操作非结构化环境下的智能机器人,提出了一种基于Agent的网络遥操作机器人控制系统结构,分析了控制系统中各部分的功能,给出了系统中各个Agent的实现方法。该控制方法已通过仿人形机器人的遥操作控制实验得到了验证。

一种基于反作用力的仿人机器人ZMP建模与测量

“零力矩点”是判定仿人机器人动态稳定运动的重要指标。本文根据零力矩点的概念,利用机器人车体的几何及动力学关系,建立基于反作用力的正交轮式移动仿人机器人的零力矩点模型;提出了基于电流传感器、电机编码器等传感器的零力矩点的实时测量方法,并给出了该方法的结构框图。由于轮式移动仿人机器人与地面呈点式接触,难于安装力传感器,所以这种方法尤其适用于轮式移动仿人机器人。

基于构形控制的仿人机器人操作臂最小关节运动研究

以宜人化双臂操作服务型机器人的左臂为研究对象,进行仿真研究与分析。建立七自由度的冗余操作臂的运动学模型;以加权关节运动为优化目标,利用构形控制的方法求解操作臂的运动学逆解。仿真结果证明,在保证操作臂末端精确跟踪设定轨迹的前提下,关节运动避免了极限,加权关节运动得到了优化,算法和优化指标有效可靠。

仿人机器人控制系统的研究与实现

根据仿人机器人控制性能的要求,设计开发了关节控制器,并通过CAN总线把各个关节控制器、力传感器及上位机连接在一起,构成了分布式控制系统.利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,把监控台、头部、上身和移动平台连接在一起,构成了仿人机器人完整的控制系统.最后提出了一些设想以提高系统的性能.

仿人机器人发展现状及其腰部机构研究

仿人机器人目前已成为机器人领域的研究热点问题之一。本文对仿人机器人目前的发展现状进行了综述,介绍了腰部机构在仿人机器人的作用以及具有不同结构特点的腰部机构。介绍了一种新型的两个自由度的并联差动驱动的腰部机构,并进行了运动学分析及PID控制下的响应特性分析。实验结果表明,该机构具有较快的响应速度和较好稳态精度。

仿人机器人系统的研究与实现

针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机器人完整的控制系统。最后提出了一些设想以提高系统的性能。

一种7DOF冗余手臂构形的运动学与动力学特性研究

冗余度机构具有高度的灵活性和避障能力,利用冗余自由度可以改善仿人机器人手臂的运动性能。以实现人体手臂的运动特性和操作灵活性为目标,研制了一种7DOF冗余仿人机器人手臂,根据冗余手臂的机构学特点,研究了手臂的运动学和动力学性能,并在工作空间、肘部关节的自运动能力以及手臂自重引起的关节重力矩等方面与其它两种典型的冗余手臂构形进行了比较分析。

轮式移动宜人机器人可变刚度腰部机构设计

轮式移动宜人机器人是一个仿人机器人技术研究平台,它由正交轮式移动平台、腰部、双臂、躯干及头部组成。仿人机器人腰部的构成对其运动学、动力学性能起着重要的作用。分析了目前仿人机器人腰部机构存在的问题,提出了一种具有可变刚度特征的仿人机器人腰部设计方案。设计方案使仿人机器人具有良好的柔顺性,提高了机器人与人协作时的安全性、稳定性和抗干扰能力。着重分析了腰部机构的运动学、动力学以及可变刚度特性。

类Lyapunov理论在类人形机器人任务空间内跟踪的应用

考虑了类人形机器人的各种不确定因素,提出了其手臂控制的新方法.基于类Lyapunov方法,设计出具有鲁棒性功能的任务空间控制器.该方法得到的控制器不但在有限确定时间内达到稳定跟踪,而且不需要雅可比矩阵求逆,对一定类型的外部干扰具有鲁棒性功能.最后通过数值仿真显示了所得结果的有效性及其应用方法.

仿人机器人发展现状及其腰关节的作用

仿人机器人是研究人类智能的高级平台,是综合多种学科的复杂智能机械,其研制和开发涉及到各学科、多方面问题,目前已成为机器人领域的研究热点问题之一.本文对仿人机器人目前的发展现状进行了综述,分析了多种仿人机器人的自由度分布,介绍了具有不同结构特点的腰机构,分析了腰关节在仿人机器人的稳定动态步行、全身协调运动及有情感步行等方面的重要作用.本文还指出了仿人机器人目前的主要研究方向.

基于CAN的仿人机器人控制器的设计与实现

本文针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计并实现了基于CAN的关节控制器,并利用CAN把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的控制系统。主要包括仿人机器人的总体结构、控制器的硬件与软件的设计实现、控制系统的拓扑结构等,并提出了一些设想以提高系统的性能。

仿人机器人腰机构控制及分析实验平台研究

介绍了一种新型的仿人机器人两自由度腰部结构,给出了该机构两个伺服电机的PID控制策略,建立了基于PC机CAN卡的网络控制平台,该平台可实现腰部机构的实时控制及实时机构控制响应特性分析,该平台还具有扩展性强、成本低的特点。