智能四足仿生机器人城镇作战运用 被引量：1

1

作者 邸彦佳 董安林 +2 位作者 胡文雷 孙永安 高建成 《兵工自动化》 北大核心 2025年第2期108-112,共5页

为提高城镇作战任务的执行效率和安全性,对智能四足仿生机器人在城镇作战中的运用进行研究。在分析智能四足仿生机器人发展现状和城镇作战运用需求的基础上,重点从战场侦察监视、进攻伴随掩护、定点打击清除、作战协同突防、遂行战斗保... 为提高城镇作战任务的执行效率和安全性,对智能四足仿生机器人在城镇作战中的运用进行研究。在分析智能四足仿生机器人发展现状和城镇作战运用需求的基础上,重点从战场侦察监视、进攻伴随掩护、定点打击清除、作战协同突防、遂行战斗保障等方面研究其典型的城镇运用样式,并指出亟待解决的问题。结果表明:该研究对智能四足仿生机器人装备发展和在城镇环境下的作战运用具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 智能 四足仿生机器人 城镇环境 作战运用

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串并混联四足仿生机器人动力学建模与分析 被引量：18

2

作者 王晓磊 金振林 +1 位作者 李晓丹 刘祥 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期401-412,共12页

对一种可快速行走、承载能力大及侧向解耦较好的串并混联四足仿生机器人进行动力学建模与分析。阐述了腿部机构的布局,进行了运动学分析,建立了具有显式的线速度雅可比矩阵,并推导了各构件的速度与末端线速度的显式表达式。采用Lagrang... 对一种可快速行走、承载能力大及侧向解耦较好的串并混联四足仿生机器人进行动力学建模与分析。阐述了腿部机构的布局,进行了运动学分析,建立了具有显式的线速度雅可比矩阵,并推导了各构件的速度与末端线速度的显式表达式。采用Lagrange方程建立了显式的腿部机构动力学方程,推导了腿部机构的逆动力学方程。通过实例对腿部机构的逆动力学方程进行验证,分析了步长对驱动液压缸最大输出力的影响规律;依据逆动力学方程建立了仿生机器人的移动能耗性能指标,并对仿生机器人的移动能耗进行了分析。实例与分析表明,动力学方程理论推导正确;在腿部足端着地的瞬间各驱动液压缸产生最大输出力,与抬腿高度无关;在直线行走和侧向行走时,随着步长的增加,液压缸输出力单调增大;在腿部机构侧向行走时,3个驱动缸中侧摆缸输出力最大。 展开更多

关键词 串并混联机械腿 动力学分析 能耗性能指标 四足仿生机器人 LAGRANGE方程

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基于力控制模式的四足仿生机器人的动力学仿真 被引量：6

3

作者 陈培华 曹其新 马宏绪 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期107-111,共5页

针对四足仿生机器人,研究了基于力控制模式下的四足仿生机器人的动力学仿真实现方法.首先利用虚拟现实建模语言对四足仿生机器人进行仿真模型的建立和有关参数的定义;然后对四足仿生机器人按照空间向量代数建立运动学方程;接着,采用迭... 针对四足仿生机器人,研究了基于力控制模式下的四足仿生机器人的动力学仿真实现方法.首先利用虚拟现实建模语言对四足仿生机器人进行仿真模型的建立和有关参数的定义;然后对四足仿生机器人按照空间向量代数建立运动学方程;接着,采用迭代牛顿-欧拉算法对四足仿生机器人进行逆动力学分析,以求得在力控制模式下的动力学仿真所需的各关节驱动扭矩,并建立了基于机器人中间件的动力学仿真系统.最后,通过四足仿生机器人在对角小跑步态下的动力学仿真实验,验证了该方法的有效性和实用性. 展开更多

关键词 力控制模式 四足仿生机器人 逆动力学 动力学仿真

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爬行类四足仿生机器人的数字化建模与应用 被引量：2

4

作者 王良文 李群涛 +2 位作者 王新杰 过金超 王才东 《轻工学报》 CAS 2016年第2期87-96,共10页

爬行类四足仿生机器人具有冗余驱动的特征,其正运动学分析位移过程十分困难.基于四足步行机器人构型爬行类四足仿生机器人数字化模型的建模技术为:通过数字模型,驱动机器人的尺寸与主动关节角度,使机器人运动到相应位置.在确定了机器人... 爬行类四足仿生机器人具有冗余驱动的特征,其正运动学分析位移过程十分困难.基于四足步行机器人构型爬行类四足仿生机器人数字化模型的建模技术为:通过数字模型,驱动机器人的尺寸与主动关节角度,使机器人运动到相应位置.在确定了机器人模型的位置和姿态后,进行草图绘制建立坐标系.利用Solid Works中的测量函数,进行参数的测定,结合齐次变化矩阵,可以获得机器人位置和姿态的解.该方法用于机器人的运动学分析时,不需要进行详细的运动学公式的推导,只需要明确机器人各个零部件之间的约束关系,确定主动约束和被动约束即可.该方法的思想可以广泛应用于具有冗余驱动的机构运动分析中. 展开更多

关键词 爬行类四足仿生机器人 机器人构型 数字化模型 冗余驱动

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基于SCS的四足仿生机器人运动仿真平台 被引量：1

5

作者 张秀丽 龚加庆 刘虎 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期23-28,共6页

SCS(Simulation Construction Set)是Yobotics公司开发的对机械设备、仿生机械系统等复杂的多刚体系统进行运动仿真的软件包.基于SCS开发出一套面向四足仿生机器人的专用运动仿真平台,包括四足仿生机器人机构建模、基于VMC(Virtual Mode... SCS(Simulation Construction Set)是Yobotics公司开发的对机械设备、仿生机械系统等复杂的多刚体系统进行运动仿真的软件包.基于SCS开发出一套面向四足仿生机器人的专用运动仿真平台,包括四足仿生机器人机构建模、基于VMC(Virtual Model Control)的动力学建模、地面接触模型及环境建模和数据处理模块设计.利用该仿真平台对一款16自由度四足仿生机器人的动态行走进行了仿真.结果表明:仿真过程流畅、快速、机器人行走平稳,验证了该仿真平台的实用性和可靠性. 展开更多

关键词 四足仿生机器人 仿真平台 运动仿真 仿真开发包

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四足仿生机器人的设计 被引量：4

6

作者 李潮 崔承勋 《南方农机》 2020年第7期37-37,40,共2页

近年来,机器人逐渐进入人们的日常生活,帮助人们处理一些复杂繁琐的事情。与此同时,有关机器人的比赛也蓬勃兴起,经过几十年的发展,不同机器人的比赛项目已经多达四十余种。而四足仿生机器人的相关赛事是最近几年才兴起的,本文对四足仿... 近年来,机器人逐渐进入人们的日常生活,帮助人们处理一些复杂繁琐的事情。与此同时,有关机器人的比赛也蓬勃兴起,经过几十年的发展,不同机器人的比赛项目已经多达四十余种。而四足仿生机器人的相关赛事是最近几年才兴起的,本文对四足仿生机器人的结构进行设计并优化,使它能够快速完成任意轨迹的循线。 展开更多

关键词 四足仿生机器人 循迹 设计 优化

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四足机器人仿生腿增强碳纤维3D打印技术及其实验研究

7

作者 高志远 茅健 +1 位作者 钱波 郑武 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第10期1754-1760,共7页

为了提高四足机器人仿生腿的使用性能,使其腿部结构满足高承载、轻量化要求,提出一种以连续碳纤维(CCF)为增强材料,以短切碳纤维增强尼龙为基体材料的混合增强3D打印技术,通过样条拉伸实验对碳纤维复合材料的伸性能进行了验证。使用连... 为了提高四足机器人仿生腿的使用性能,使其腿部结构满足高承载、轻量化要求,提出一种以连续碳纤维(CCF)为增强材料,以短切碳纤维增强尼龙为基体材料的混合增强3D打印技术,通过样条拉伸实验对碳纤维复合材料的伸性能进行了验证。使用连续与短切碳纤维混合增强3D打印制备四足机器人仿生腿,对四足机器人常见4种工况进行了静力学仿真,选取两类典型工况进行载荷测试实验,可知在站立工况下承载力提升了19.05%,变形量减少了50.70%,在30°外展工况下承载力提升了3.14%,变形量减少了43.05%,且重量减轻了18.83%,验证了连续碳纤增强材料替代传统铝合金材料的可能性。 展开更多

关键词 四足机器人仿生腿 连续碳纤维 基体材料 3D打印

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仿生四足机器人控制系统设计 被引量：16

8

作者 苏晓东 罗庆生 +1 位作者 李华师 孙祥溪 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第2期16-19,共4页

针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化... 针对某仿生四足机器人的运动特点和功能要求,采用多个微控制器组建了一种结合了分层式控制系统和分布式控制系统优势的复合式控制系统。设计了以决策控制器、步态生成器和执行驱动器构成的三层式硬件系统及相应的外设接口,并采用模块化的设计思想开发了相应的系统软件。从而构成了一套体积小、功耗低、集成度高、实时性好的硬件控制系统平台。在该控制系统中,通信模块应用双口RAM技术及CAN总线网络实现各层之间实时有效的信息传递。最后,分别进行了CAN总线通信测试实验和电机控制性能测试实验。实验结果表明,该控制系统工作性能稳定、信息读取可靠、动态响应快捷,能够很好地满足仿生四足机器人的运动控制要求。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 控制系统 CAN总线 双口RAM

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仿生四足机器人运动学与动力学仿真分析 被引量：8

9

作者 宫赤坤 张吉祥 袁立鹏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第9期1-4,共4页

为了提高四足机器人的设计效率和设计的可靠性,缩短四足机器人研发周期,文章采用虚拟仿真技术对四足机器人进行仿真研究。文章对虚拟样机进行机构运动学与动力学分析,建立仿生四足机器人的运动学方程及拉格朗日动力学方程,利用三维建模... 为了提高四足机器人的设计效率和设计的可靠性,缩短四足机器人研发周期,文章采用虚拟仿真技术对四足机器人进行仿真研究。文章对虚拟样机进行机构运动学与动力学分析,建立仿生四足机器人的运动学方程及拉格朗日动力学方程,利用三维建模软件pro/E建立实体模型导入到ADAMS中进行系统仿真,采用对角小跑步态,通过仿真结果验证了运动学和动力学数学建模的正确性,分析了影响机器人动态稳定性因素,为物理样机的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 运动学 动力学 仿真分析

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仿生四足机器人嵌入式控制系统设计与实验分析 被引量：7

10

作者 李锦方 王鹏 +1 位作者 俞志伟 戴振东 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第23期87-91,共5页

仿生设计一款小型的单腿具有四自由度的仿生四足机器人,开展机器人运动学正逆解分析。基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式芯片建立了机器人控制系统。该控制系统以半双工串口通讯方式向各个关节数字舵机发送步态数据包,控制舵机转动角度值,... 仿生设计一款小型的单腿具有四自由度的仿生四足机器人,开展机器人运动学正逆解分析。基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式芯片建立了机器人控制系统。该控制系统以半双工串口通讯方式向各个关节数字舵机发送步态数据包,控制舵机转动角度值,从而精确地控制四足机器人的稳定协调运动。实验结果表明:机器人在行走过程中机身的横滚角、俯仰角、偏航角(RPY角)变化较小,运动较为平稳,验证了机器人运动学正逆解准确性;以及所设计的嵌入式控制系统能较为精确地控制四足机器人运动,实现稳定的四足行走。该小型的嵌入式控制系统具有运算处理速度快、外设可扩展性和存储能力强的优点,满足仿生四足机器人智能算法、低功耗运动要求。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 ARM Cortex—M3 嵌入式控制系统

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可实现自动翻正的仿生四足机器人的设计与分析 被引量：3

11

作者 朱红生 李露 +1 位作者 唐火红 徐慧 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第1期51-56,共6页

针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的姿态调整及安全着陆问题,设计了一种可以实现自动翻正和落地缓冲的仿生四足机器人;建立了双刚体运动学模型,推导了转身率与弯曲角之间的关系;以能量耗散最小为优化目标,建立了优化问题的数学模... 针对四足机器人从空中无意跌落或被空投时的姿态调整及安全着陆问题,设计了一种可以实现自动翻正和落地缓冲的仿生四足机器人;建立了双刚体运动学模型,推导了转身率与弯曲角之间的关系;以能量耗散最小为优化目标,建立了优化问题的数学模型,求解了最优输入速度及对应的能量;在此基础上,设计了含有3个电机的机器人样机,分析了整个翻身落地过程的动作时序,建立了动力学模型并进行了仿真。仿真结果表明,该机器人结构及输入参数可以实现自动翻正,设计的腿部弹簧有助于避免机器人翻倒,减小了落地碰撞的加速度,起到了落地缓冲作用。文中设计与分析过程为可实现自动翻正的仿生四足机器人的研发提供了参考。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 自动翻正 运动学建模 动力学仿真

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一种仿生四足机器人腿部机构的运动学分析与验证 被引量：5

12

作者 王晓磊 刘祥 张强池 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第2期286-289,294,共5页

提出了一种用于仿生四足机器人的新型串并混联腿部机构。首先介绍了四足机器人的结构组成,然后基于矢量分析法推导了该串并混联腿部机构的运动学正解与反解方程,并采用蒙特卡洛法求解了机器人腿部机构的工作空间,求出腿机构的速度雅克... 提出了一种用于仿生四足机器人的新型串并混联腿部机构。首先介绍了四足机器人的结构组成,然后基于矢量分析法推导了该串并混联腿部机构的运动学正解与反解方程,并采用蒙特卡洛法求解了机器人腿部机构的工作空间,求出腿机构的速度雅克比矩阵。最后引入基于零冲击原则的足端轨迹,采用Adams软件对机器人单腿模型进行了虚拟样机仿真。仿真结果表明:各驱动电缸的速度变化曲线与理论计算结果一致,误差在±1×10^(-3)m/s范围内,验证了机器人运动学模型的正确性,间接验证了机器人位置方程和工作空间求解的正确性,为腿部机构的静力学分析和动力学分析及整机结构优化奠定了基础。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 串并混联机构 运动学分析 工作空间 蒙特卡洛法

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参数摄动对四足机器人液压驱动单元位置控制特性影响 被引量：2

13

作者 孔祥东 俞滨 +2 位作者 权凌霄 秦春艳 吴柳杰 《机电工程》 CAS 2013年第10期1169-1177,共9页

高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约。采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种... 高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约。采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种对称阀控制对称缸的液压驱动单元结构,综合考虑控制器饱和特性、伺服阀压力-流量非线性、伺服缸活塞初始位置变化、库伦摩擦非线性等因素的影响,建立了液压驱动单元非线性数学模型,给出了其液压固有频率和阻尼比表达式;运用Matlab/Simulink软件系统搭建了其非线性仿真模型,在相同工况下,分析了不同控制器比例增益的液压驱动单元位移阶跃响应的仿真及试验结果,以验证仿真模型;并搭建了液压驱动单元性能测试试验台,通过仿真与试验分析,进一步研究了控制器比例增益、系统供油压力、液压驱动单元初始位移、负载力、负载质量、负载刚度对液压驱动单元动态特性的作用机理和影响规律。研究结果表明,建立的非线性数学模型准确、实用,且以上参数的改变均会对液压驱动单元位置控制特性产生不同程度的影响,其影响规律可为四足仿生机器人液压驱动单元控制器参数的在线优化奠定基础。 展开更多

关键词 四足仿生机器人 液压驱动单元 对称阀控制对称缸 非线性数学模型 位置控制特性

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仿生四足机器人对角步态规划及稳定性分析 被引量：7

14

作者 刘蕊 俞志伟 +2 位作者 王鹏 汪中原 戴振东 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第36期10852-10856,共5页

以仿生四足机器人作为研究对象,为改善对角步态的稳定性,提出了通过改变对角步态中支撑足的初始位置来提高机器人运动稳定性的方法。通过支撑足位置参数n来改变其初始支撑位置,仿真表明:n从0开始递增直至0.3,稳定性逐渐提高;在n=0.3附... 以仿生四足机器人作为研究对象,为改善对角步态的稳定性,提出了通过改变对角步态中支撑足的初始位置来提高机器人运动稳定性的方法。通过支撑足位置参数n来改变其初始支撑位置,仿真表明:n从0开始递增直至0.3,稳定性逐渐提高;在n=0.3附近翻转角达到最小,机身偏转最小,稳定性最好;n>0.3之后稳定性又逐渐减弱;此外在步态规划中研究发现以复合摆线作为足端轨迹相比于椭圆曲线更有利于机器人行走的稳定性。仿真与实验证明了该方法的准确性以及可行性。因此,通过调整支撑足的初始位置以及选择复合摆线作为足端轨迹能使机器人的稳定性有较大提高,为仿生四足机器人的对角快速稳定行走奠定基础。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 对角步态规划 稳定性分析 运动仿真

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基于Arduino控制的气动软体仿生四足机器人结构设计及步态规划 被引量：23

15

作者 陈阳 徐晓丹 李向攀 《液压与气动》 北大核心 2020年第5期86-90,共5页

随着机器人工作范围越来越广泛,运行环境情况也更加复杂,为了解决传统刚性连杆多足机器人对环境适应性不足,设计一种采用柔性材料、基于Arduino平台控制的气动仿生四足机器人。机器人本体采用16根气动人工肌肉进行驱动,单腿配置采用菱... 随着机器人工作范围越来越广泛,运行环境情况也更加复杂,为了解决传统刚性连杆多足机器人对环境适应性不足,设计一种采用柔性材料、基于Arduino平台控制的气动仿生四足机器人。机器人本体采用16根气动人工肌肉进行驱动,单腿配置采用菱形布局的4根气动人工肌肉,模拟生物肌肉驱动通过气动人工肌肉组对以充放气实现的拉伸力摆动四足。通过Arduino编程协调16个开关量的先后顺序改变三位五通电磁阀的工作位来控制四条腿的摆动顺序,从而对机器人进行步态规划,并通过相关实验实现了多种步态动作模式。 展开更多

关键词 气动软体驱动器 软体机器人 ARDUINO 仿生四足机器人 步态规划

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仿生四足机器人自适应粒子群优化控制 被引量：7

16

作者 李冰 苏文海 +1 位作者 息晓琳 靳亚东 《农机化研究》 北大核心 2018年第5期24-29,共6页

针对仿生四足机器人液压伺服驱动所带来的非线性和参数时变性等问题,有效抑制基于位置内环PID控制液压伺服系统过程中产生的高频振动对仿生四足机器人稳态行走的影响,采用自适应粒子群(PSO)算法优化位置内环PID控制的仿生四足机器人液... 针对仿生四足机器人液压伺服驱动所带来的非线性和参数时变性等问题,有效抑制基于位置内环PID控制液压伺服系统过程中产生的高频振动对仿生四足机器人稳态行走的影响,采用自适应粒子群(PSO)算法优化位置内环PID控制的仿生四足机器人液压伺服系统。该方法能让PID控制器快速通过粒子种群的随机搜索和全局通讯来寻找最优解作为仿生四足机器人实时控制中的PID控制参数,优化液压伺服系统的传动性能。在分析仿生四足机器人结构和液压驱动模型的基础上,建立了液压伺服系统仿真模型。通过Mat Lab/Simulink软件对所建立的模型作为目标函数进行了正弦响应跟踪仿真试验,并在所设计的仿生四足机器人试验样机上进行了对角步态行走测试。实验结果表明:与传统的PID控制器相比,采用自适应粒子群(PSO)算法优化PID控制的液压伺服系统,具有更好的动态响应和鲁棒性,能够有效地提高对仿生四足机器人液压伺服系统的控制精度,保证仿生四足机器人能够平稳行走。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 液压伺服系统 自适应粒子群 高频振动 PID控制

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四足仿生巡检机器人在上湾选煤厂的应用 被引量：4

17

作者 赵星檑 张新元 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期185-188,共4页

为解决生产系统核心设备依靠人工巡视和检查的问题,上湾选煤厂在智能化建设过程中研发了具备自主行走、自主定位、自主导航、故障诊断等功能的四足仿生巡检机器人,通过对该机器人的多层次巡检场景下路径规划、步态生成与步态转换等技术... 为解决生产系统核心设备依靠人工巡视和检查的问题,上湾选煤厂在智能化建设过程中研发了具备自主行走、自主定位、自主导航、故障诊断等功能的四足仿生巡检机器人,通过对该机器人的多层次巡检场景下路径规划、步态生成与步态转换等技术的研究,使其具备在选煤厂非结构化环境内精确定位和稳定行走的能力,且通过搭载多种传感器实现了对选煤厂生产现场有害气体、温度、湿度等环境因素的实时监测。实际应用结果表明,该机器人能够替代人工完成巡检任务,并具有环境检测、状态判断、异常分析及故障预警等功能。 展开更多

关键词 选煤厂 智能化 四足仿生巡检机器人 自主巡检

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