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基于动捕系统的机器人步态规划与实验研究
被引量：
5
1
作者
孙军
吕连杰
+1 位作者
孙诗华
李东华
《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期164-171,共8页
目的针对机器人行走时髋关节高度与人体髋关节变化规律不相符的现象,提出一种模仿人类步行的步态规划方法,以增强机器人运动的拟人性,减少能耗损失,增强行走稳定性。方法将动捕系统采集的人体步行数据进行递推平均滤波和savgol_filter...
目的针对机器人行走时髋关节高度与人体髋关节变化规律不相符的现象,提出一种模仿人类步行的步态规划方法,以增强机器人运动的拟人性,减少能耗损失,增强行走稳定性。方法将动捕系统采集的人体步行数据进行递推平均滤波和savgol_filter函数预处理后得到人体步行样本;对人体步行样本进行几何缩放后生成机器人步行样本,从中提取机器人运动学参数;采用五次样条插值算法,依据人体步行样本运动规律,规划机器人下肢关节参数化运动轨迹;利用多目标粒子群优化算法得到一组满足三个设定目标的机器人运动学参数;将该组运动学参数代入机器人下肢关节参数化轨迹方程,建立机器人前向和侧向运动学模型,利用逆运动学求解下肢关节角度;使用NAO机器人验证步态规划的可行性。结果预处理能消除噪声点;几何缩放解决了机器人与人在肢体长度等方面存在的差异;五次样条插值规划的关节运动轨迹的平均相似度为95%以上;多目标粒子群算法优化结果显示:若机器人具有较高的步行稳定性,则会以降低步行速度为代价;机器人下肢髋、踝关节翻滚角度存在大小相等、方向相反的变化规律;机器人物理样机的ZMP轨迹位于支撑多边形内部;机器人行走步态与人体步行样本具有相似性。结论模仿人类步行的步态规划方法使机器人行走步态具有高稳态、低能耗、拟人化的行走特性。
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关键词
人形机器人
动作捕捉
步态规划
逆运动学
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职称材料
改进边折叠算法的数字孪生模型几何轻量化设计
被引量：
2
2
作者
孙军
石晓东
孙诗华
《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2024年第4期745-755,共11页
目的基于经典的边折叠算法,提出一种提高数字孪生技术中虚实映射关系实时性与稳定性的数字孪生模型几何轻量化方法,解决数字孪生模型占用内存大的难题。方法首先分析缝袋机器人码垛流水线的数字孪生模型的数据结构;其次基于经典的边折...
目的基于经典的边折叠算法,提出一种提高数字孪生技术中虚实映射关系实时性与稳定性的数字孪生模型几何轻量化方法,解决数字孪生模型占用内存大的难题。方法首先分析缝袋机器人码垛流水线的数字孪生模型的数据结构;其次基于经典的边折叠算法,引入二次误差度量作为边折叠代价,设计控制折叠因子,并运用多细节层次技术改进边折叠算法;最后设计四组对比实验进行测试。结果简化后的顶点数量平均减少了50.14%;简化后的文件所占用的内存降低了79.08%;符合数字孪生模型的几何形状误差要求并且大大提高了场景动画的帧率。结论笔者所提出的数字孪生模型几何轻量化方法大大减少了模型的几何图元,降低了模型文件所占用的内存,有效地改善了在数字孪生技术中虚拟产品和物理产品之间一一映射关系的实时性与稳定性差的问题,提升了场景实时渲染效果,保持了模型的细节特征和视觉效果。
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关键词
数字孪生模型
几何轻量化
边折叠算法
二次误差度量算法
豪斯多夫距离
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职称材料
题名
基于动捕系统的机器人步态规划与实验研究
被引量：
5
1
作者
孙军
吕连杰
孙诗华
李东华
机构
沈阳建筑大学机械工程学院
中国工业互联网研究院辽宁分院
出处
《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期164-171,共8页
基金
国家自然科学基金项目(52075348)。
文摘
目的针对机器人行走时髋关节高度与人体髋关节变化规律不相符的现象,提出一种模仿人类步行的步态规划方法,以增强机器人运动的拟人性,减少能耗损失,增强行走稳定性。方法将动捕系统采集的人体步行数据进行递推平均滤波和savgol_filter函数预处理后得到人体步行样本;对人体步行样本进行几何缩放后生成机器人步行样本,从中提取机器人运动学参数;采用五次样条插值算法,依据人体步行样本运动规律,规划机器人下肢关节参数化运动轨迹;利用多目标粒子群优化算法得到一组满足三个设定目标的机器人运动学参数;将该组运动学参数代入机器人下肢关节参数化轨迹方程,建立机器人前向和侧向运动学模型,利用逆运动学求解下肢关节角度;使用NAO机器人验证步态规划的可行性。结果预处理能消除噪声点;几何缩放解决了机器人与人在肢体长度等方面存在的差异;五次样条插值规划的关节运动轨迹的平均相似度为95%以上;多目标粒子群算法优化结果显示:若机器人具有较高的步行稳定性,则会以降低步行速度为代价;机器人下肢髋、踝关节翻滚角度存在大小相等、方向相反的变化规律;机器人物理样机的ZMP轨迹位于支撑多边形内部;机器人行走步态与人体步行样本具有相似性。结论模仿人类步行的步态规划方法使机器人行走步态具有高稳态、低能耗、拟人化的行走特性。
关键词
人形机器人
动作捕捉
步态规划
逆运动学
Keywords
humanoid robot
motion capture
gait planning
inverse kinematic
分类号
TU689 [建筑科学—建筑技术科学]
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职称材料
题名
改进边折叠算法的数字孪生模型几何轻量化设计
被引量：
2
2
作者
孙军
石晓东
孙诗华
机构
沈阳建筑大学机械工程学院
中国工业互联网研究院辽宁分院
出处
《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2024年第4期745-755,共11页
基金
国家自然科学基金项目(52075348)。
文摘
目的基于经典的边折叠算法,提出一种提高数字孪生技术中虚实映射关系实时性与稳定性的数字孪生模型几何轻量化方法,解决数字孪生模型占用内存大的难题。方法首先分析缝袋机器人码垛流水线的数字孪生模型的数据结构;其次基于经典的边折叠算法,引入二次误差度量作为边折叠代价,设计控制折叠因子,并运用多细节层次技术改进边折叠算法;最后设计四组对比实验进行测试。结果简化后的顶点数量平均减少了50.14%;简化后的文件所占用的内存降低了79.08%;符合数字孪生模型的几何形状误差要求并且大大提高了场景动画的帧率。结论笔者所提出的数字孪生模型几何轻量化方法大大减少了模型的几何图元,降低了模型文件所占用的内存,有效地改善了在数字孪生技术中虚拟产品和物理产品之间一一映射关系的实时性与稳定性差的问题,提升了场景实时渲染效果,保持了模型的细节特征和视觉效果。
关键词
数字孪生模型
几何轻量化
边折叠算法
二次误差度量算法
豪斯多夫距离
Keywords
digital twin model
geometric lightweight
edge collapse algorithm
quadratic error measurement algorithm
Hausdorff distance
分类号
TP391.9 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于动捕系统的机器人步态规划与实验研究
孙军
吕连杰
孙诗华
李东华
《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
在线阅读
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职称材料
2
改进边折叠算法的数字孪生模型几何轻量化设计
孙军
石晓东
孙诗华
《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2024
2
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职称材料
已选择
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条
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引证文献
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