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一种基于柔性腿部与主动腰部的仿猫四足机器人设计方法
被引量：
3
1
作者
宋玉旺
李江天
+3 位作者
滕鹏
吴硕
张致豪
孟非
《科学技术与工程》
北大核心
2023年第31期13448-13456,共9页
目前大多数四足机器人以刚性腿部结构设计而成,部分机器人加入了单一自由度的腰部实现单方向的运动,但是总的来说都难以实现动物腿部肌肉、腰、脊椎关节的柔性运动。在四足动物中,猫拥有极强的运动灵活性。为更好地模拟猫的运动特性,参...
目前大多数四足机器人以刚性腿部结构设计而成,部分机器人加入了单一自由度的腰部实现单方向的运动,但是总的来说都难以实现动物腿部肌肉、腰、脊椎关节的柔性运动。在四足动物中,猫拥有极强的运动灵活性。为更好地模拟猫的运动特性,参照猫的腿部骨骼结构和柔性组织,提出了一种具有柔性腿部和主动腰部的仿猫四足机器人设计方法。首先,从仿生学的角度研究猫的生理结构和运动方式,设计了包含弹簧-阻尼器系统四杆机构的柔性腿部,转动灵活且工作稳定的主动腰部和带有脊柱固定系统的前后躯干。同时,使用有限元分析工具对受力情况复杂的关键零件进行强度与刚度优化。之后,开发了运用新设计的仿猫四足机器人原型机,通过运动仿真软件配合原型机,进行了Trot步态行走、跳跃、落地缓冲和越障等实验。实验结果表明,相较传统的刚性腿部结构和单自由度腰部,应用该设计方法的四足机器人在运动性能方面有着显著优势,充分验证了其可行性与有效性。研究结果为四足机器人的设计提供了一种新的解决方案并给出了其理论依据和参考设计实例。
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关键词
四足机器人
仿猫机器人
机构设计
柔性腿部
主动腰部
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职称材料
主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究
被引量：
3
2
作者
赵东升
谭跃刚
+1 位作者
黄林考
李彰
《机械设计与制造》
北大核心
2018年第5期246-248,252,共4页
四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动...
四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动器,使腿部具有一个主动自由度和一个被动自由度。以STM32芯片为中央处理器设计了包括复位、通信和舵机驱动等功能模块的控制系统。通过软件设计,在实验中实现了四足机器人跳跃步态下的稳定运动和较好的仿生运动现象,验证了控制系统的有效性,观察到了腰部主动关节对四足机器人跳跃运动中的速度影响作用。
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关键词
四足机器人
控制系统
跳跃步态
腰部
主动
关节
舵机驱动
STM32
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职称材料
题名
一种基于柔性腿部与主动腰部的仿猫四足机器人设计方法
被引量：
3
1
作者
宋玉旺
李江天
滕鹏
吴硕
张致豪
孟非
机构
华北电力大学能源动力与机械工程学院
北京邮电大学计算机学院
北京理工大学机电学院
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2023年第31期13448-13456,共9页
基金
国家自然科学基金面上项目(52075169)
华北电力大学大学生创新创业训练计划(202102024)。
文摘
目前大多数四足机器人以刚性腿部结构设计而成,部分机器人加入了单一自由度的腰部实现单方向的运动,但是总的来说都难以实现动物腿部肌肉、腰、脊椎关节的柔性运动。在四足动物中,猫拥有极强的运动灵活性。为更好地模拟猫的运动特性,参照猫的腿部骨骼结构和柔性组织,提出了一种具有柔性腿部和主动腰部的仿猫四足机器人设计方法。首先,从仿生学的角度研究猫的生理结构和运动方式,设计了包含弹簧-阻尼器系统四杆机构的柔性腿部,转动灵活且工作稳定的主动腰部和带有脊柱固定系统的前后躯干。同时,使用有限元分析工具对受力情况复杂的关键零件进行强度与刚度优化。之后,开发了运用新设计的仿猫四足机器人原型机,通过运动仿真软件配合原型机,进行了Trot步态行走、跳跃、落地缓冲和越障等实验。实验结果表明,相较传统的刚性腿部结构和单自由度腰部,应用该设计方法的四足机器人在运动性能方面有着显著优势,充分验证了其可行性与有效性。研究结果为四足机器人的设计提供了一种新的解决方案并给出了其理论依据和参考设计实例。
关键词
四足机器人
仿猫机器人
机构设计
柔性腿部
主动腰部
Keywords
quadruped robot
cat-like robot
mechanism design
flexible leg
active waist
分类号
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究
被引量：
3
2
作者
赵东升
谭跃刚
黄林考
李彰
机构
武汉理工大学机电工程学院
出处
《机械设计与制造》
北大核心
2018年第5期246-248,252,共4页
基金
湖北省科技支撑计划项目"教学型低成本3D打印机产品开发及推广应用"(2014BAA018)
文摘
四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动器,使腿部具有一个主动自由度和一个被动自由度。以STM32芯片为中央处理器设计了包括复位、通信和舵机驱动等功能模块的控制系统。通过软件设计,在实验中实现了四足机器人跳跃步态下的稳定运动和较好的仿生运动现象,验证了控制系统的有效性,观察到了腰部主动关节对四足机器人跳跃运动中的速度影响作用。
关键词
四足机器人
控制系统
跳跃步态
腰部
主动
关节
舵机驱动
STM32
Keywords
Quadruped Robot
Control System
Bounding Gait
ActiveWaist Joint
Servo Driving
STM32
分类号
TH16 [机械工程—机械制造及自动化]
TP24 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种基于柔性腿部与主动腰部的仿猫四足机器人设计方法
宋玉旺
李江天
滕鹏
吴硕
张致豪
孟非
《科学技术与工程》
北大核心
2023
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究
赵东升
谭跃刚
黄林考
李彰
《机械设计与制造》
北大核心
2018
3
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职称材料
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