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浅析BigDog四足机器人 被引量:76
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作者 丁良宏 王润孝 +1 位作者 冯华山 李军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期505-514,共10页
根据BigDog四足机器人目前已经公开的技术资料,对BigDog机器人的整体概况和主要核心技术点进行了分析。机械系统重点分析了BigDog的结构特性和运动特性,以及由此产生的高功率密度问题;通过剖析BigDog液压驱动系统基本构成,发现结构仿生... 根据BigDog四足机器人目前已经公开的技术资料,对BigDog机器人的整体概况和主要核心技术点进行了分析。机械系统重点分析了BigDog的结构特性和运动特性,以及由此产生的高功率密度问题;通过剖析BigDog液压驱动系统基本构成,发现结构仿生的缺陷限制了BigDog机动性能的进一步提升。研究表明,复杂地形条件下BigDog的运动控制首先取决于姿态的检测和地形的感知,姿态安全是BigDog实现持续纵向运动的前提条件。基本行走控制算法研究表明,液压系统的输出特性,能良好地满足BigDog的动力需求;通过几种典型的运动状态分析,对BigDog的控制实现过程进行了诠释。因非结构化环境移动机器人的智能性主要取决于导航系统的设计,故重点分析了BigDog的导航系统,特别是全自主导航部分。最后结合课题组四足机器人的研究经历,对四足机器人的研发提出了一些建议。 展开更多
关键词 bigdog四足机器人 液压执行器 仿生学 运动控制 导航 LittleDog
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基于深度强化学习的四足机器人单腿越障轨迹规划
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作者 李敏 张森 +5 位作者 曾祥光 王刚 张童伟 谢地杰 任文哲 张滔 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第4期895-909,共15页
针对四足机器人在越障行走过程中存在关节振动、能耗高等问题,提出了一种基于深度强化学习SAC算法的四足机器人越障轨迹规划方法。基于机器人运动学和蒙特卡罗法分析了四足机器人单腿足端的运动空间;规划了一种复合七次多项式四足机器... 针对四足机器人在越障行走过程中存在关节振动、能耗高等问题,提出了一种基于深度强化学习SAC算法的四足机器人越障轨迹规划方法。基于机器人运动学和蒙特卡罗法分析了四足机器人单腿足端的运动空间;规划了一种复合七次多项式四足机器人越障运动轨迹;利用SAC算法训练并得到了四足机器人单腿在不同障碍物环境下的低能耗越障策略。仿真结果表明:复合七次多项式轨迹规划能有效减少四足机器人腿部在越障时产生的关节振动及足端接触力,在经过SAC算法训练后,机器人能够得到理想的轨迹规划参数,实现低能耗越障稳定行走。 展开更多
关键词 机器人 轨迹规划 深度强化学习 越障行走 关节能耗
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四足机器人后退步态稳定性分析与规划
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作者 简艳英 鲍治国 《现代制造工程》 北大核心 2025年第5期53-63,共11页
面向四足机器人稳定行走的需求,开展了四足机器人后退步态稳定性分析与规划研究。首先,对所研究的足式机器人结构进行介绍,并采用D-H法建立了运动坐标系,初步确定了辅助动作参数。然后,利用稳定裕度指标表征四足机器人的静态和动态稳定... 面向四足机器人稳定行走的需求,开展了四足机器人后退步态稳定性分析与规划研究。首先,对所研究的足式机器人结构进行介绍,并采用D-H法建立了运动坐标系,初步确定了辅助动作参数。然后,利用稳定裕度指标表征四足机器人的静态和动态稳定性,并根据运动参数和关节驱动函数计算出重心位置随时间变化的关系。接着,在四足机器人的步态设计过程中,分析了腿部和首尾运动对四足机器人重心的影响,并通过主动作和辅助动作规划了后退步态全周期动作序列,确定了后退步态的动作参数。最后,采用虚拟样机仿真和物理样机试验验证了所提方法的可行性和有效性,为四足机器人的步态分析提供了理论方法支撑。 展开更多
关键词 机器人 后退步态 稳定裕度 稳定性
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基于IPO-VMD-GRNN的田间四足机器人摔倒状态预测方法 被引量:2
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作者 张伟荣 陈学庚 +3 位作者 齐江涛 周俊博 熊悦淞 王硕 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期175-186,共12页
农业四足机器人作业环境复杂,导致其在田间行走时易摔倒,影响机器人作业效率,准确预测机身摔倒状态对机器人行走稳定性具有重要意义。提出一种基于本体传感器信号处理的机器人摔倒临界状态预测方法。首先,采集四足机器人在玉米田间行走... 农业四足机器人作业环境复杂,导致其在田间行走时易摔倒,影响机器人作业效率,准确预测机身摔倒状态对机器人行走稳定性具有重要意义。提出一种基于本体传感器信号处理的机器人摔倒临界状态预测方法。首先,采集四足机器人在玉米田间行走摔倒和Gazebo软件模拟机器人田间行走过程摔倒状态的惯性测量传感器信号,对机器人正常行走、摔倒临界稳定状态2个阶段及完全摔倒的4种工况信号进行分类,生成不同机身状态的信号数据集。其次,采用种群优化算法(Improved population optimization,IPO)优化变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)参数,提出基于改进种群优化-变分模态分解(Improved population optimization-variational mode decomposition,IPO-VMD)的信号处理方法;采用IPO算法对广义回归神经网络(General regression neural network,GRNN)的参数进行优化,提出基于改进种群优化-广义回归神经网络(Improved population optimization-general regression neural network,IPO-GRNN)模型。最后,基于上述信号处理方法,建立基于IPO-VMD-GRNN模型的田间作业机器人摔倒预测方法,采用机器人实际田间行走横滚角、俯仰角作为模型测试数据,验证田间作业机器人摔倒预测模型性能。试验结果表明:提出的IPO-VMD-GRNN模型输出总误差为0.1467、平均相对误差为0.0065、均方误差为0.0003,提取的特征有良好代表性;相比VMD-BPNN、VMD-GRNN、PSO-VMD-GRNN模型,平均预测成功响应时间缩短127.75、91.5、39.5 ms。该算法能提供机器人在田间行走时的机器人摔倒临界状态预测能力,可为提高四足机器人自主作业的田间通过性提供技术支撑。 展开更多
关键词 农业机器人 机器人 IPO-VMD-GRNN 变量模态分解 摔倒状态预测
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四足机器人稳定高效行进的多步态运动策略 被引量:1
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作者 张道勋 陈谢沅澧 +3 位作者 钟铮语 徐明 郑志强 卢惠民 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第1期13-24,共12页
受四足动物自然步态转换机制的启发,针对运动能效与运动稳定之间的权衡问题,提出了一种多步态行进的运动策略,用以实现四足机器人在多地形场景下的稳定高效运动。根据占空比和相位偏移等参数定义步态,形成切换基础;通过设计有限状态机... 受四足动物自然步态转换机制的启发,针对运动能效与运动稳定之间的权衡问题,提出了一种多步态行进的运动策略,用以实现四足机器人在多地形场景下的稳定高效运动。根据占空比和相位偏移等参数定义步态,形成切换基础;通过设计有限状态机并引入参数的仿射变换来建立切换机制,实现了不同步态间的及时切换;基于运输成本CoT(cost of transport)和稳定性指标设计了速度-步态映射表,实现了运动步态的合理选择;结合步态选择策略与步态切换机制实现了变化地形上的步态实时选择与切换。仿真结果与实物实验均表明,所提出的多步态策略能够实现不同地形下四足机器人的高效稳定运动。 展开更多
关键词 机器人 运动策略 运输成本 步态切换 步态选择
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仿生四足船体清洗机器人的运动学分析和仿真 被引量:1
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作者 邵博 张义民 张凯 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期315-319,共5页
为高效安全的清洗船体,替代人工,设计了一种具有一定越障能力和灵活的仿生四足船体清洗机器人。分析了机器人的具体机械结构;以单腿结构为研究对象,基于D-H参数法的变换思想,构建腿部各连杆节点处的坐标系,推导和求解出杆件的正逆运动学... 为高效安全的清洗船体,替代人工,设计了一种具有一定越障能力和灵活的仿生四足船体清洗机器人。分析了机器人的具体机械结构;以单腿结构为研究对象,基于D-H参数法的变换思想,构建腿部各连杆节点处的坐标系,推导和求解出杆件的正逆运动学,得出机器人腿部末端执行器的位姿方程;在Matlab平台下,将机器人腿部模型运用Robotics Toolbox建立起,分析对比后验证了运动学方程的正确性,利用蒙特卡洛法的思想,根据正运动学方程求解出机器人腿部末端执行器的工作空间图像;使用Adams平台进行机器人整体虚拟样机仿真,得出了机器人的运动情况,分析了四足机器人运行时的稳定性。该设计方案拓展了机器人的应用领域。 展开更多
关键词 机器人 正逆运动学 虚拟样机
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基于端到端架构的四足机器人指令式导航实验系统设计
7
作者 陈腾 赵志成 +2 位作者 荣学文 李贻斌 荣海林 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第5期74-81,共8页
针对移动机器人自主导航过程中建图、定位和路径规划系统复杂、误差大的难题,设计了一套未知环境下四足机器人指令式路径规划实验系统。集成VLP-16激光雷达、Realsense深度相机与AGX导航控制器,搭建了四足机器人自主导航硬件系统;采集... 针对移动机器人自主导航过程中建图、定位和路径规划系统复杂、误差大的难题,设计了一套未知环境下四足机器人指令式路径规划实验系统。集成VLP-16激光雷达、Realsense深度相机与AGX导航控制器,搭建了四足机器人自主导航硬件系统;采集激光点云数据带入LOAM算法,为机器人自主导航提供定位信息;将相机深度信息输入到端到端指令式路径规划网络,得到自主避障导航期望路径,并通过LCM通信将运动指令信息下发给四足机器人进行运动;指令式路径导航方法将传统“建图—定位—导航”过程简化为训练部署模式的“感知—规划”框架,实现了根据指令直接运动而无需先验地图的端到端自主导航。仿真和物理样机实验表明,四足机器人能够在室内外非建图环境下高动态自主导航到指令目标点,成功率在90%以上,动态环境中的成功率在85%以上,验证了系统的可行性与有效性。 展开更多
关键词 路径规划 指令式学习 自主导航 机器人
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液压四足机器人动态接触力的控制策略研究
8
作者 刘兴国 蒋正忠 +2 位作者 黄才贵 李岩舟 张更娥 《液压与气动》 北大核心 2025年第9期94-103,共10页
针对液压四足机器人多个液压关节系统非线性控制,提出了一种通过力控制浮动底座操作的交互力控制策略。该控制策略将基础运动、机器人末端运动、腿部运动、交互力控制、关节约束以及摩擦锥约束转化为二次规划优化问题,任务优先级通过权... 针对液压四足机器人多个液压关节系统非线性控制,提出了一种通过力控制浮动底座操作的交互力控制策略。该控制策略将基础运动、机器人末端运动、腿部运动、交互力控制、关节约束以及摩擦锥约束转化为二次规划优化问题,任务优先级通过权重矩阵进行调整。将机器人任务在位置约束下进行分解,解决交互力控制与基于动力学模型最优控制之间的冲突问题,实现机器人末端的协调运动与力控制。最后通过仿真和试验验证了所提控制策略的有效性,表明液压四足机器人在交互操作过程中能够执行大负载操作,且能够控制适当的接触力。 展开更多
关键词 液压机器人 混合运动/力控制 交互式力控制 控制策略
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基于双目视觉的四足机器人环境感知研究
9
作者 王宵 胡宁宁 +2 位作者 张鹏程 王佳 袁冬莉 《火力与指挥控制》 北大核心 2025年第7期192-198,207,共8页
为提升四足机器人环境感知能力,考虑移动平台算力约束,基于深度学习的立体匹配算法,设计了四足机器人平台上实时运行的双目视觉测距算法;提出能适配移动计算平台的改进YOLOv4-tiny目标检测算法。融合两种算法实现了机器人测量出距物体... 为提升四足机器人环境感知能力,考虑移动平台算力约束,基于深度学习的立体匹配算法,设计了四足机器人平台上实时运行的双目视觉测距算法;提出能适配移动计算平台的改进YOLOv4-tiny目标检测算法。融合两种算法实现了机器人测量出距物体距离的同时识别物体类别。实验结果表明,10 m内测距误差低于5%,平均帧率达19.2 FPS,能够为四足机器人提供较精确的环境信息。 展开更多
关键词 双目测距 立体匹配 目标检测 深度学习 机器人
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基于深度强化学习的液压四足机器人单腿跳跃优化控制
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作者 姬鹏远 纵怀志 +2 位作者 艾吉昆 张军辉 徐兵 《液压与气动》 北大核心 2025年第1期68-75,共8页
液压四足机器人具有功率密度高、负载能力大等优势,但其液压系统控制参数与机身运动参数间耦合关系复杂且维度较高,导致最优控制参数的求解十分困难。为此,采用具有自适应性、抗扰动性的深度强化学习算法,实现机器人单腿在不同工况下的... 液压四足机器人具有功率密度高、负载能力大等优势,但其液压系统控制参数与机身运动参数间耦合关系复杂且维度较高,导致最优控制参数的求解十分困难。为此,采用具有自适应性、抗扰动性的深度强化学习算法,实现机器人单腿在不同工况下的高效、平稳运动。首先,在MATLAB/Simulink中搭建Spurlos液压四足机器人单腿模型;然后,设计基于五次多项式轨迹规划的强化学习控制器;最终实现针对不同目标任务的机器人单腿优化控制。仿真表明,所提强化学习控制策略能够实现机器人跳跃运动的自适应优化控制,训练后的机器人单腿在复杂环境中展现出较强的自适应性与运动稳定性。 展开更多
关键词 液压机器人 深度强化学习 跳跃控制 轨迹规划
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智能四足仿生机器人城镇作战运用 被引量:1
11
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 仿生机器人 城镇环境 作战运用
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面向不同粗糙程度地面的四足机器人自适应控制方法
12
作者 张楠杰 陈玉全 +2 位作者 季茂沁 孙运康 王冰 《自动化学报》 北大核心 2025年第7期1585-1598,共14页
针对四足机器人在复杂环境中的高速稳定运动问题,提出一种融合模型和学习的分层运动控制框架.首先,提出基于单次落足点偏差的惩罚机制,实现对连续滑动状态的有效评估.其次,构建基于双曲正切函数的连续接触状态描述,显著改善了传统离散... 针对四足机器人在复杂环境中的高速稳定运动问题,提出一种融合模型和学习的分层运动控制框架.首先,提出基于单次落足点偏差的惩罚机制,实现对连续滑动状态的有效评估.其次,构建基于双曲正切函数的连续接触状态描述,显著改善了传统离散方法中的相位切换冲击问题.然后,设计基于LSTM的地面特性实时估计网络,实现质心位置的自适应调整.最后,提出基于执行层和决策层的分层控制框架,提高系统的环境适应能力.在Isaac Gym仿真环境中的实验表明,该控制方法能够适应不同摩擦系数和运动速度条件.特别是在极低摩擦环境(μ=0.05)下,自适应控制策略通过0.061 0 m的质心高度调整,在维持1.428 4 m/s运动速度的同时,将足端滑动距离控制在0.308±0.005 0 cm,充分验证了所提控制方法的有效性和实用价值. 展开更多
关键词 机器人 强化学习 自适应控制策略 奖励函数优化 分层控制框架
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四足爬壁机器人的管道内周向自适应爬行研究
13
作者 蔡蒂 程思敏 +1 位作者 吴凌峰 张铁 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期308-313,共6页
为提高四足爬壁机器人在不同半径的管道内周向爬行的能力,这篇论文基于机器人机构,规划一种蠕动爬行方式的周向爬行静步态,并针对足端与壁面贴附较差的问题,基于惯性测量单元数据和关节状态数据,提出一种考虑管道半径变化和重力变化的... 为提高四足爬壁机器人在不同半径的管道内周向爬行的能力,这篇论文基于机器人机构,规划一种蠕动爬行方式的周向爬行静步态,并针对足端与壁面贴附较差的问题,基于惯性测量单元数据和关节状态数据,提出一种考虑管道半径变化和重力变化的管道内静步态自适应调整方法。在所搭建的四足爬壁机器人上进行不同半径管道内壁周向爬行实验,实验结果表明机器人能够在不同半径的管道内实现稳定周向爬行,验证了所提出的管道内周向自适应爬行方法的可行性。 展开更多
关键词 爬壁机器人 周向爬行 静步态自适应调整
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四足机器人小跑步态的腿型配置性能分析
14
作者 戴福全 朱益斌 唐晓腾 《机械设计》 北大核心 2025年第1期108-115,共8页
腿型配置对四足机器人的运动学和动力学的影响极其重要,常见的4种腿型配置各有优劣。为了分析四足机器人的不同腿型配置性能,建立四足机器人的运动学模型;并对四足机器人运动过程中的姿态和足端轨迹进行规划;通过逆运动学解算求解出腿... 腿型配置对四足机器人的运动学和动力学的影响极其重要,常见的4种腿型配置各有优劣。为了分析四足机器人的不同腿型配置性能,建立四足机器人的运动学模型;并对四足机器人运动过程中的姿态和足端轨迹进行规划;通过逆运动学解算求解出腿部关节的驱动函数。采用SolidWorks与MATLAB/Simulink软件联合仿真,分析4种腿型配置质心在运动空间中的偏移量和关节的能耗,评估出四足机器人的运动稳定性和能耗的性能。将SolidWorks设计的四足机器人的4种常见腿型配置的简化模型导入MATLAB中,在MATLAB/Simulink中对4种不同腿型配置的仿真模型进行仿真对比,分析结果显示4种腿型配置中最稳定、能耗最低的为全肘式。 展开更多
关键词 机器人 腿型配置 稳定性 能耗
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一种用于四足机器人逆运动学求解的改进天牛须算法研究
15
作者 邱斌 冯科 王云霄 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第4期601-608,共8页
针对求解四足机器人逆运动学时传统方法运算量大、稳定性差且收敛耗时长等问题,提出一种适用于12自由度四足机器人的改进天牛须算法。该算法首先在每次迭代时约束天牛朝向转角范围,提高算法的空间搜索能力;其次,引入适应度的历史信息进... 针对求解四足机器人逆运动学时传统方法运算量大、稳定性差且收敛耗时长等问题,提出一种适用于12自由度四足机器人的改进天牛须算法。该算法首先在每次迭代时约束天牛朝向转角范围,提高算法的空间搜索能力;其次,引入适应度的历史信息进行步长自适应更新,设置与目标精度关联的基本步长进行局部搜索,提升算法的后期收敛性能;最后,构造适应度函数描述机器人足端位姿误差,通过最小化适应度求解逆运动学问题。仿真结果表明,所提算法在求解12自由度四足机器人的逆运动学时具有较好的收敛性,求解精度高。 展开更多
关键词 机器人 逆运动学 适应度 天牛须算法
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基于改进TD3的四足机器人非结构化地形运动控制
16
作者 谢子健 秦建军 曹钰 《现代制造工程》 北大核心 2025年第1期33-41,共9页
四足机器人在非结构化地形的运动控制高度依赖于复杂的动力学模型和控制器设计,利用深度强化学习方法设计四足机器人控制器已成为趋势。针对在深度强化学习训练过程中收敛较慢、容易陷入局部最优解及计算资源消耗较大等问题,提出一种融... 四足机器人在非结构化地形的运动控制高度依赖于复杂的动力学模型和控制器设计,利用深度强化学习方法设计四足机器人控制器已成为趋势。针对在深度强化学习训练过程中收敛较慢、容易陷入局部最优解及计算资源消耗较大等问题,提出一种融合记忆组件的双延迟深度确定性策略梯度(Memory-integrated Twin Delayed Deep Deterministic policy gradient,M-TD3)算法。首先,对四足机器人以及非结构化地形建模;其次,分析M-TD3算法收敛状态与学习效率;最后,为验证控制器性能,针对多种地形进行运动控制仿真对比并制作样机进行测试。仿真结果表明,相较于传统TD3算法,M-TD3算法收敛更快,效率更高,运动控制性能有显著改善,样机测试结果证明基于改进TD3算法所设计的控制器能够让四足机器人在非结构化地形进行有效的运动越障。 展开更多
关键词 机器人 非结构化地形 深度强化学习 TD3算法
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一种四足机器人IMU/关节编码器惯性组合导航方法
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作者 周振华 王新科 庞勇军 《兵工自动化》 北大核心 2025年第6期104-108,共5页
针对野外丛林、城市楼宇等复杂环境下四足机器人卫星定位信息失效或不稳定的问题,提出一种四足机器人IMU/关节编码器惯性组合导航方法。采用四足机器人固定安装的IMU与四足机器人运动过程中关节编码器实时反馈的关节转动角度信息,计算... 针对野外丛林、城市楼宇等复杂环境下四足机器人卫星定位信息失效或不稳定的问题,提出一种四足机器人IMU/关节编码器惯性组合导航方法。采用四足机器人固定安装的IMU与四足机器人运动过程中关节编码器实时反馈的关节转动角度信息,计算出四足机器人行驶速度,以IMU解算出的速度和关节转动角度信息计算出的速度差作为卡尔曼滤波器的观测量,建立卡尔曼滤波方程,估算IMU解算的导航误差,并进行实时反馈修正,以提升四足机器人组合导航精度。该方法充分利用四足机器人必备的传感器,无需新增导航硬件。仿真结果表明:在设定仿真条件下,该组合导航算法可以实现四足机器人高精度组合导航。 展开更多
关键词 机器人 惯性组合导航 关节编码器 卡尔曼滤波算法
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工作犬与四足机器人、无人机协同作战体系的构建与应用
18
作者 郑贡达 段溟江 李刚 《中国工作犬业》 2025年第7期39-41,共3页
众所周知,工作犬在搜索、追踪、搜捕、救援等领域发挥了重要作用,但随着现代警务、军事及应急救援等领域任务环境的复杂化和多样化,工作犬的传统作业模式暴露出局限性。四足机器人和无人机技术的发展为突破这一瓶颈提供了新思路和解决... 众所周知,工作犬在搜索、追踪、搜捕、救援等领域发挥了重要作用,但随着现代警务、军事及应急救援等领域任务环境的复杂化和多样化,工作犬的传统作业模式暴露出局限性。四足机器人和无人机技术的发展为突破这一瓶颈提供了新思路和解决方案。本文详细阐述了工作犬、四足机器人和无人机各自的优势与不足,提出了构建“空地一体化”协同作战体系的具体方法,包括各角色的任务分配、分工合作等关键技术,以及该体系的优势与应用前景,实现优势互补,提升整体效能,以更好地发挥科技创新提升工作犬技术领域的新质生产力的主导和驱动作用。 展开更多
关键词 工作犬 空地一体化 机器人 无人机
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足端惯性信息辅助的四足机器人惯性导航算法 被引量:1
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作者 路永乐 苏胜 +2 位作者 罗毅 徐晓东 车移 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期169-178,共10页
针对四足机器人在卫星信号缺失和环境感知退化时定位精度陡降的问题,提出一种足端惯性信息辅助的四足机器人惯性导航算法。首先,基于足端惯性信息和关节编码器数据构建腿部里程计观测模型,以补偿因接触静止假设导致的速度损失;然后,通... 针对四足机器人在卫星信号缺失和环境感知退化时定位精度陡降的问题,提出一种足端惯性信息辅助的四足机器人惯性导航算法。首先,基于足端惯性信息和关节编码器数据构建腿部里程计观测模型,以补偿因接触静止假设导致的速度损失;然后,通过时域卷积网络(TCN)和双向门控循环单元(BiGRU)提取足端惯性信息和关节数据的长短时域特征,实现鲁棒的平稳区间接触事件估计。将所提出的里程计观测模型作为不变扩展卡尔曼滤波器(InEKF)的量测信息,在平稳区间内修正惯性导航误差。最后,在室外场景进行了长距离定位实验,数据显示,所提算法的平稳区间估计准确率超过96%,无闭环实验的终点误差仅为总里程的0.93%,混合地形闭环实验的东、北向平均误差分别为1.07和0.74 m,验证了所提算法在不依赖外部信息的条件下能长时间保持较高的定位精度。 展开更多
关键词 端惯性信息 腿部里程计 不变扩展卡尔曼滤波器 机器人导航算法
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四足机器人腾空跳跃的轨迹优化与控制方法
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作者 张秀丽 赵浩宇 +1 位作者 吴佳宁 许鹏 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期161-170,共10页
针对四足机器人难以跨越大尺寸障碍物的问题,提出了一种仿生腾空跳跃的轨迹优化控制方法 .首先,对马里努阿犬的越障运动进行测试和仿生学分析,得到腾空跳跃的参考轨迹.其次,根据摩擦锥、轨迹平滑、运动学和动力学等约束条件,基于轨迹优... 针对四足机器人难以跨越大尺寸障碍物的问题,提出了一种仿生腾空跳跃的轨迹优化控制方法 .首先,对马里努阿犬的越障运动进行测试和仿生学分析,得到腾空跳跃的参考轨迹.其次,根据摩擦锥、轨迹平滑、运动学和动力学等约束条件,基于轨迹优化的方法对仿生参考轨迹进行离线优化,生成四足机器人的期望跳跃轨迹,得到跳跃所需的足端位置、关节力矩和关节角度序列.再次,设计分阶段的跳跃控制器,采用关节和质心PD(Proportional Derivative)的组合控制策略,实现对期望跳跃轨迹的跟踪,采用变刚度虚拟模型控制实现对落地姿态的调整和足底力的缓冲.最后,在Webots仿真环境中完成了1 m高度的自由落地和跳跃0.75 m高度桌子的仿真实验.研究结果表明:仿生轨迹优化与控制算法能够使四足机器人跳跃大尺寸障碍物并且具有平稳落地的效果,对于提高四足机器人的高性能运动能力以及拓展其应用环境具有参考价值. 展开更多
关键词 机器人 仿生学 轨迹优化 跳跃 虚拟模型控制
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