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题名基于MPC的双足机器人质心与足端联合步态规划
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作者
韩晓峰
周雨溪
赵慧
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机构
武汉科技大学湖北省机械传动与制造工程重点实验室
武汉科技大学机器人与智能系统研究院
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出处
《农业装备与车辆工程》
2024年第11期138-147,共10页
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文摘
为探索双足机器人在农业环境中的应用,研究双足机器人在复杂环境下的步态规划与稳定性控制问题,提出一种结合简化模型与模型预测控制(MPC)的控制方案。该方案包括离线和在线2个阶段。离线阶段,基于MPC通过三维线性倒立摆模型规划质心的轨迹和速度;在线阶段,根据质心的规划结果,基于MPC通过简化刚体动力学模型计算支撑腿的足端稳定力与力矩,由雅各比矩阵映射为关节驱动力矩,摆动腿由五次多项式生成的足端轨迹联合质心轨迹,通过逆运动学和关节PD控制生成驱动力矩。仿真结果表明,与关节角度控制方法相比,该方案在步行过程中质心前向轨迹的跟随精度提升了71.1%,并且降低了步态相位切换时足端冲击的影响,确保了双足机器人的步行稳定性,为双足机器人在复杂农业环境下的工作提供可能。
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关键词
步态规划
简化模型
质心规划
足端规划
模型预测控制
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Keywords
gait planning
simplified models
center of mass planning
foot-end planning
model predictive control
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名质心动态路径规划的变转速齿轮箱时频脊线索引算法
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作者
张伯麟
万书亭
赵晓艳
张雄
顾晓辉
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机构
华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
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出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期1077-1088,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52275109,52105098)
河北省自然科学基金资助项目(E2022502007,E2021502038)
保定市科技计划基础研究专项基金资助项目(2172P010)。
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文摘
针对强噪声下难以估计信号瞬时频率的问题,提出了基于质心动态路径规划(DPPB)的变转速齿轮箱时频脊线索引算法。该算法在剖析多路径匹配追踪(MMP)脊线索引算法及其在强噪声下失效原因的基础上,通过对MMP算法得到的脊线集加窗求质心,构建信号的脊线质心稀疏矩阵,并针对质心稀疏矩阵设计动态路径规划函数索引脊线上的质心点,根据脊线代价函数值计算最优时频脊线。将相似度系数Ra和置信度σRa作为脊线提取效果的衡量指标,通过仿真和试验验证了DPPB算法可有效提取强噪声信号的时频脊线,且不同程度噪声下的可靠性和鲁棒性均优于峰值索引算法和MMP脊线索引算法。
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关键词
故障诊断
齿轮箱
质心动态路径规划(DPPB)
时频脊线索引
多路径匹配追踪(MMP)
时频分析
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Keywords
fault diagnosis
gearbox
dynamic path planning barycenter(DPPB)
time-frequency ridge index
multipath matching
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分类号
TH165.3
[机械工程—机械制造及自动化]
TH132.41
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名基于虚拟支点倒立摆模型的双足机器人质心轨迹规划
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作者
赵九洲
居鹤华
王恒
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机构
北京工业大学深空机器人研究中心
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出处
《江南大学学报（自然科学版）》
CAS
2013年第5期541-547,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(61210306067/F030115)
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文摘
针对传统的双足机器人在摆动相机械能起伏较大,其能耗远高于人类的步行模式的问题,提出了一种基于虚拟支点倒立摆被动特性的双足机器人步态规划方法,在保证摆动阶段机械能近似守恒的前提下,同时保证压力中心点能够从脚跟移动到前脚掌,与人类步行的地面反力特性接近;为解决倒立摆微分方程没有初等解的问题,提出用线性倒立摆方程估算摆动角度。数值仿真结果表明,该方法在与人接近的步行参数下获得的运动模式其效率远高于传统方法。
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关键词
双足机器人
虚拟支点倒立摆
质心轨迹规划
零力矩点
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Keywords
biped robot
virtual pivot inverted pendulum
COM trajectory planning
ZMP
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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