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《吉林大学》 2007年
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欠驱动步行机器人运动学机理与控制策略研究

刘振泽  
【摘要】: 本文主要研究了欠驱动步行机器人被动行走步态的内在机理,并开发了Compass-like双足步行机器人的稳定行走控制策略。建立了Compass-like双足步行机器人被动行走步态的数学模型,开发了相应的软件仿真平台,分析了被动行走步态中的能量转化关系,进一步研究了参数变化时被动行走步态动态特性的变化规律。设计并实现了被动行走步态的基本控制算法,包括能量控制,角度不变控制,基于能量的角度不变控制,扩大了被动行走步态极限环的收敛域,增强了行走步态的稳定性与抗干扰性能。通过仿真分析了机器人被动行走的分叉、混沌步态及其产生的原因,提出了混沌步态新的动力学模型,并应用脉冲控制方式实现了机器人混沌运动的稳定控制。模仿人类行走步态双腿运动的对称性,提出了Compass-like双足步行机器人的反向同步控制方法,实现了机器人双腿对称行走步态,通过机器人机械能的反馈控制,实现了对机器人平均前进速度的控制。为了实现欠驱动双足被动机器人能够实现复杂环境中的高效稳定行走步态与复杂的姿态控制,借鉴人类行走过程中的多模式控制方法,提出了欠驱动步行机器人的分域控制方法,并以Compass-like双足步行机器人为对象进行了具体的分域控制算法设计与实现,仿真结果验证了算法的有效性。分域控制算法把稳定行走步态极限环作为控制的目标轨迹,能使机器人产生新的稳定行走步态,大大提高机器人行走的稳定性与抗干扰性,为被动机器人复杂控制算法的设计提供了良好的解决思路。本文的一系列理论研究工作,着眼点在于从理论上研究被动行走步态动态特性及其控制策略开发,对仿人形双足机器人机构设计创新和机器人行走的高效鲁棒控制策略的开发具有一定的借鉴与指导意义。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 胡运富;朱延河;吴晓光;赵杰;;被动无边轮辐运动特性的Adams仿真分析[J];哈尔滨工业大学学报;2010年07期
2 李勇;杜巧玲;刘振泽;刘富;;欠驱动步态行走机器人基于反相同步的脉冲控制策略[J];吉林大学学报(工学版);2011年S2期
3 刘德君;田彦涛;宫勋;;基于能量和角度不变相结合的双足机器人控制[J];沈阳工业大学学报;2011年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘成军;双足机器人欠驱动动态步行仿人运动控制研究[D];重庆大学;2011年
2 倪修华;双足被动步行机器人性能分析及一种动力输入方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李建飞;动态行走双足机器人步态控制与足形优化研究[D];吉林大学;2011年
2 刘鑫宇;准被动双足步行机器人样机研制及运动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 彭自强;基于Q学习和神经网络的双足机器人控制[D];浙江大学;2012年
4 刘爱莲;欠驱动步行机器人三维建模及侧向稳定性分析与控制[D];吉林大学;2012年
5 刘道远;基于Q学习的欠驱动双足机器人行走控制研究[D];浙江大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马国梁,陈庆伟,胡维礼;混合系统:回顾与展望[J];东南大学学报(自然科学版);2003年S1期
2 郑嫦娥;钱桦;;仿人机器人国内外研究动态[J];机床与液压;2006年03期
3 胡凌云,孙增圻;双足机器人步态控制研究方法综述[J];计算机研究与发展;2005年05期
4 毛勇;王家廞;贾培发;韩灼;;双足被动步行研究综述[J];机器人;2007年03期
5 马国梁;李胜;陈庆伟;胡维礼;;切换状态反馈控制系统的稳定性分析[J];控制工程;2006年04期
6 莫以为,萧德云;混合动态系统及其应用综述[J];控制理论与应用;2002年01期
7 刘孝贤,耿淑娟;混沌控制理论和方法(1)[J];山东大学学报(工学版);2003年05期
8 刘孝贤,耿淑娟;混沌控制理论和方法(2)(续完)[J];山东大学学报(工学版);2004年01期
9 马培荪;曹曦;赵群飞;;两足机器人步态综合研究进展[J];西南交通大学学报;2006年04期
10 高峰,樊春霞,姜长生;未知混沌系统同步自适应控制及其仿真研究[J];系统仿真学报;2004年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪雨萌;钱桦;谭月胜;周满平;;五自由度采摘机械臂运动学通用算法应用[J];安徽农业科学;2012年03期
2 彭生祥,李凯;多移动机器人编队行进中的行为分解[J];北京服装学院学报;2004年01期
3 陈志;汪先兵;王璕;刘丽;骆远福;;采用指数积的三自由度机器人运动学方程[J];兵工自动化;2006年05期
4 翟大庆;;气轮机叶片未知曲面的机器人自动搜寻技术[J];兵工自动化;2006年09期
5 张新予;匡以顺;;多自由度墙体喷涂机器人机构设计[J];兵工自动化;2009年06期
6 富宏亚;邵忠喜;路华;刘源;;七自由度纤维铺放机后置处理算法及比较[J];兵工学报;2010年06期
7 陈志翔,黄勇,卢振洋,殷树言;弧焊机器人系统的运动学求解[J];北京工业大学学报;2002年03期
8 张佩杰;张冬梅;田彦涛;刘振泽;;欠驱动双足步行机器人动力学建模与稳定性分析[J];北京工业大学学报;2009年02期
9 刘相术;杨庆东;;基于VC的液下搅拌机器人控制软件的开发[J];北京机械工业学院学报;2006年01期
10 宁萌;郝静如;孙江宏;;一种新型稳定平台的运动学和工作空间分析[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔博文;陈剑;陈心昭;;工业机器人在噪声测量上的应用研究?[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 赵育强;孙振东;;多智能体的分散混合控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;Deterministic Learning Based Compass Biped Robot Control[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 方浩;李路;贾睿;窦丽华;;考虑地面影响因素的轮式机器人轨线跟踪控制联合仿真[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 张豫南;王双双;张健;宋杰;;基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 柳宁;苟仲秋;李兴乾;;参数变化对被动行走步态仿真与实验研究[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
7 毕来业;祁峰;王天舒;;直腿双足被动行走机器人动力学行为测试方案的实现[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
8 徐德;景奉水;谭民;;基于Linux操作系统的开放式工业机器人实时控制研究[A];钱学森科学贡献暨学术思想研讨会论文集[C];2001年
9 林晓鹰;;摩托车自动焊接生产系统仿真[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
10 臧庆凯;李春贵;闫向磊;;基于MATLAB的PUMA560机器人运动仿真研究[A];广西计算机学会2010年学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹安东;基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究[D];合肥工业大学;2010年
2 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
4 刘丽梅;被动动态行走双足机器人的稳定性分析与控制研究[D];吉林大学;2011年
5 唐志国;机械臂操作柔性负载系统分布参数建模与控制方法研究[D];吉林大学;2011年
6 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
7 李正义;机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D];华中科技大学;2011年
8 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
9 王企远;步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制[D];上海大学;2011年
10 林东亮;温室环境控制混合系统建模与分析[D];上海大学;2010年
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1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
3 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
6 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
7 娄玉冰;基于“最优激励轨迹”的工业机器人动力学参数辨识研究[D];郑州大学;2010年
8 赵进科;正交三自由度并联机构动力学分析[D];郑州大学;2010年
9 冯立敏;船用吊艇架减摆机理建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 尹继超;机器人遥操作中关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 ;Passive walker that can walk down steps:simulations and experiments[J];Acta Mechanica Sinica;2008年05期
2 黄岩;谢广明;杨晓华;王启宁;王龙;;半被动双足机器人动态行走的位姿估算[J];北京大学学报(自然科学版);2009年04期
3 张佩杰;张冬梅;田彦涛;刘振泽;;欠驱动双足步行机器人动力学建模与稳定性分析[J];北京工业大学学报;2009年02期
4 王淑红;熊光煜;;无刷直流电机换相转矩脉动减小及动态仿真[J];电机与控制学报;2008年02期
5 冯帅;孙增圻;;基于LIPM的双足机器人变步长行走规划[J];东南大学学报(自然科学版);2009年S1期
6 贺虎成;刘卫国;郎宝华;;永磁无刷直流电动机非换相区间转矩特性研究[J];电气传动;2007年10期
7 柳宁;李俊峰;王天舒;;用胞胞映射计算被动行走模型不动点的吸引盆[J];工程力学;2008年10期
8 王强,纪军红,强文义,傅佩琛;基于自适应模糊逻辑和神经网络的双足机器人控制研究[J];高技术通讯;2001年07期
9 郑浩峻,张秀丽,李铁民,段广洪;基于CPG原理的机器人运动控制方法[J];高技术通讯;2003年07期
10 吉田宪吾;堀洋一;;采用了双关节肌的机器人手臂的特性研究[J];河北工业大学学报;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 谢最伟;吴新跃;;基于ADAMS的碰撞仿真分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
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1 刘成军;双足机器人欠驱动动态步行仿人运动控制研究[D];重庆大学;2011年
2 赵建东;仿人机器人行走误差自调整模糊控制研究[D];清华大学;2004年
3 张华;基于动觉智能图式的多级摆系统仿人智能运动控制[D];重庆大学;2006年
4 毛勇;半被动双足机器人的设计与再励学习控制[D];清华大学;2007年
5 柳宁;双足被动行走器动力学仿真与实验研究[D];清华大学;2009年
6 汤卿;仿人机器人设计及步行控制方法[D];浙江大学;2009年
7 张佩杰;欠驱动双足机器人行走步态建模与动态行走控制策略研究[D];吉林大学;2010年
8 绳涛;欠驱动两足机器人控制策略及其应用研究[D];国防科学技术大学;2009年
9 倪修华;双足被动步行机器人性能分析及一种动力输入方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 刘德君;欠驱动行走机器人步态优化与稳定控制[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 彭自强;基于Q学习和神经网络的双足机器人控制[D];浙江大学;2012年
2 徐凯;仿人机器人步态规划算法及其实现研究[D];清华大学;2004年
3 陈贺;仿人机器人控制系统的研究与开发[D];河北工业大学;2005年
4 张冬梅;欠驱动步行机器人建模与分域控制算法的研究[D];吉林大学;2008年
5 宿建乐;欠驱动双足步行机器人控制系统设计与实验研究[D];吉林大学;2009年
6 黄孝亮;一类欠驱动步行机器人运动学动力学分析及控制算法研究[D];吉林大学;2009年
7 孔艳;船舶动力电力系统仿真及监控界面设计与实现[D];大连海事大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘丽梅;田彦涛;;双足机器人自适应常值驱动与传感反馈结合的仿生行走控制[J];控制与决策;2013年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘丽梅;被动动态行走双足机器人的稳定性分析与控制研究[D];吉林大学;2011年
2 刘德君;欠驱动行走机器人步态优化与稳定控制[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘鑫宇;准被动双足步行机器人样机研制及运动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 彭自强;基于Q学习和神经网络的双足机器人控制[D];浙江大学;2012年
3 刘道远;基于Q学习的欠驱动双足机器人行走控制研究[D];浙江大学;2013年
4 刘洪腾;双自由度下肢实验平台运动控制的研究[D];河北工业大学;2013年
5 张宁;双初速自动发射装置的设计与仿真分析[D];南京理工大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕翎,李成仁;利用常脉冲扰动实现混沌控制[J];光学技术;2001年01期
2 杨晶东,洪炳镕,黄庆成;双足足球机器人行走步态研究[J];哈尔滨工业大学学报;2005年07期
3 麦结华;C~1封闭引理的一个较简单的证明[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1986年05期
4 胡洪志,马宏绪;一种双足步行机器人的步态规划方法[J];机器人技术与应用;2002年03期
5 赵晓军,黄强,彭朝琴,张利格,李科杰;基于人体运动的仿人型机器人动作的运动学匹配[J];机器人;2005年04期
6 刘扬正,李平,胡可乐;混沌控制中非线性时滞反馈方法的探讨[J];南京工程学院学报;2002年02期
7 窦瑞军,马培荪;基于ZMP点的两足机器人步态优化[J];机械科学与技术;2003年01期
8 窦瑞军,马培荪,谢玲;两足机器人步态的参数化设计及优化[J];机械工程学报;2002年04期
9 裴文江,黄俊,刘文波,于盛林;自适应延迟反馈控制混沌[J];控制理论与应用;1999年02期
10 莫以为,萧德云;混合动态系统及其应用综述[J];控制理论与应用;2002年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王伟,易建强,赵冬斌,柳晓菁;基于稳定性分析的一类欠驱动系统的滑模控制器设计[J];信息与控制;2005年02期
2 栾楠,明爱国,赵锡芳,陈建平;含有非驱动关节机器人的学习控制[J];机器人;2002年02期
3 王伟,易建强,赵冬斌,刘殿通;基于滑模方法的桥式吊车系统的抗摆控制[J];控制与决策;2004年09期
4 王伟,易建强,赵冬斌,刘殿通;桥式吊车系统的分级滑模控制方法[J];自动化学报;2004年05期
5 裴海龙,徐杨生;含有未驱动关节的空间机器人控制(英文)[J];控制理论与应用;1999年06期
6 傅雪冬,裴海龙,吴国钊;Pendubot的基于能量的非线性控制[J];机器人;2000年06期
7 孙汉旭,肖爱平,贾庆轩,王亮清;二驱动球形机器人的全方位运动特性分析[J];北京航空航天大学学报;2005年07期
8 张淑君;方勃;刘峰;童新华;;欠驱动非线性系统的控制方法研究[J];机电产品开发与创新;2006年06期
9 姜伟;何广平;;基于变结构控制的惯性轮摆控制器设计[J];北方工业大学学报;2010年01期
10 栾楠,明爱国,赵锡芳,陈建平;欠驱动机器人的最优轨道生成与实现[J];上海交通大学学报;2002年10期
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1 郑敏捷;徐世杰;;欠驱动航天器姿态控制系统退步控制设计方法[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
2 时红军;郑艳;;倒立摆系统的分层滑模控制[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
3 张冰;厉虹;刘小河;;粒子群优化算法在Pendubot摇起控制中的应用[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
4 苏朋;戈新生;;欠驱动陀螺摆的摇起和平衡控制研究[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
5 傅雪冬;吴国钊;裴海龙;;欠驱动机器人Pendubot的上摆和平衡控制及吸引域分析[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1999年
6 李祖枢;谭智;张华;王育新;谢健;;三关节单杠体操机器人的倒立稳定控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
7 侯恩广;董云云;李建新;;基于李雅普诺夫理论的Acrobot的摇起控制[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年
8 罗亦彪;赖旭芝;吴敏;;平面欠驱动机器人Acrobot的位置控制策略[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 张智焕;沈萌红;;欠驱动两足机器人的运动规划综述[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
10 苏晓鹭;于洋;葛斌;;蚁群算法在欠驱动系统Pendubot优化控制中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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1 姜宇;欠驱动质量矩飞行器的控制设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 朱东方;欠驱动Lagrange系统的同步控制[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 毕凤阳;欠驱动自主水下航行器的非线性鲁棒控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 毕凤阳;欠驱动自主水下航行器的非线性鲁棒控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 刘杨;欠驱动水面船舶的非线性自适应控制研究[D];大连海事大学;2010年
6 王岩;欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
7 汪洋;基于动态神经模糊模型的欠驱动水面船舶运动控制[D];大连海事大学;2010年
8 于瑞亭;欠驱动水面船舶的全局镇定控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 孟威;欠驱动水面船舶运动的非线性控制研究[D];大连海事大学;2012年
10 刘文江;欠驱动水面船舶航向、航迹非线性鲁棒控制研究[D];山东大学;2012年
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1 张博雅;一类欠驱动系统的滑模控制研究[D];华北电力大学;2013年
2 丁戍辰;欠驱动可变形桁架机构控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 尹桐;一种欠驱动6R并联机构的运动控制策略研究[D];河北工业大学;2013年
4 张镇;欠驱动三连杆机器人控制策略研究[D];中南大学;2011年
5 胡云艳;欠驱动水面无人艇的航迹跟踪控制研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 杨开艳;欠驱动垂直起降无人飞行器的非线性控制研究[D];天津大学;2010年
7 Joseph Mudare;采用滑模控制在欠驱动系统的解决问题[D];华北电力大学;2012年
8 赵静;一类可控欠驱动机器人的动力学特性研究[D];武汉理工大学;2013年
9 王勇;欠驱动船舶航迹跟踪控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 叶壮;欠驱动机器人的模糊控制与应用实例开发[D];北京邮电大学;2010年
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