收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

仿人机器人设计及步行控制方法

汤卿  
【摘要】:设计仿人机器人并实现动态步行是机器人研究领域的一个研究热点,通过全世界众多科学家的努力,已经取得了很大的进展,但是还存在较多的问题,如机器人的步态规划方法实时性不高,不能实现在线规划;机器人的稳定性较差,抵抗外界干扰的能力不强;机器人的仿真平台不够完善;仿人机器人实物设计方法欠缺等等。 本文针对仿人机器人设计和控制中的几个关键性问题展开了较为深入的研究和探索,研究主要内容包括: 1.通过仿真和严格的计算推导,设计研制具有高度灵活性、实时性的仿人机器人样机Wukong和ZJUPursuer-1,并将仿人机器人的设计方法和设计理念详细地阐述出来,解决了研制过程中遇到的自由度的配置、关节力矩的分析、运动的实时控制、传感器数据的实时采集等问题。 2.对仿人机器人建立连杆模型,分析其运动学、动力学特性,设计了一集机器人运动学分析,动力学分析、传感器模拟和智能决策于一体的仿真平台,并做到了与实物机器人的无缝连接。 3.采用最优化线性搜索的规划方法设计仿人机器人的步态规划。通过设定的步行参数设计仿人机器人的脚踝关节运动轨迹和ZMP运动轨迹,通过最优化原理求解仿人机器人的髋关节轨迹。优化中将泛函极值最优化问题转换成为基于非线性约束最优化的问题,将连续空间的多变量规划问题转换成为离散空间的二维变量规划问题,加快了优化的效率,做到了机器人步态的在线生成和轨迹的在线规划。 4.采用倒立摆模型从能量的观点分析仿人机器人的稳定性。通过姿态传感器检测扰动大小,将扰动按照扰动自身大小和步态类型进行分类,然后分别对不同大小的扰动进行分析和控制,避免了机器人的摔倒,保持了机器人的平衡。该方法不仅解决了仿人机器人的稳定性问题,同时可以用来解释人的运动规律,从能量的观点出发,将人的行走与机器人的行走统一起来了。 最终将步行控制算法运用在自行研制的仿人机器人样机上,取得了不错的控制效果。机器人控制算法的实时性得到提高,稳定性得到加强,能够有效的抑制小幅干扰。采用自行设计的步行控制算法的小型仿人机器人Wukong在2007年中国机器人足球赛上取得了类人组的冠军。 文章的最后对本文做出总结和展望,提出了今后的研究方向。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 叶军;段星光;陈学超;;BHR-3型仿人机器人设计[J];机器人技术与应用;2011年02期
2 冼进;毕盛;庄钟杰;;机器人步态算法仿真研究[J];科学技术与工程;2011年21期
3 刘成军;李祖枢;;基于接触力信息的仿人机器人ZMP测量系统[J];传感器与微系统;2011年07期
4 孙焘;刘勇;冯林;;基于关键帧相似性的仿人机器人步态规划[J];计算机工程;2011年13期
5 于小翔;;基于中枢神经模式产生器机器人的控制网络[J];微型电脑应用;2011年06期
6 周静;程兴国;肖南峰;;CPN网络模拟仿人机器人学习推理能力的应用[J];重庆理工大学学报(自然科学);2011年06期
7 李正文;张国良;张维平;羊帆;;基于中枢模式发生器的仿人机器人步态规划[J];电子设计工程;2011年13期
8 张占芳;帅梅;魏慧;;仿人机器人分布式控制系统设计与实现[J];计算机工程;2011年16期
9 钟秋波;朴松昊;方宝富;洪炳镕;;仿人机器人实时步态控制系统设计[J];华中科技大学学报(自然科学版);2011年09期
10 柯文德;崔刚;洪炳镕;蔡则苏;朴松昊;钟秋波;;参数化优化的仿人机器人相似性前向倒地研究[J];自动化学报;2011年08期
11 陆庆超;赵杰;闫继宏;陈志峰;马良;;基于虚拟环境的遥操作机器人主从交互系统设计[J];机械与电子;2011年07期
12 杜志江;肖永强;董为;;含有摩擦间隙迟滞的机械臂关节建模方法[J];机器人;2011年05期
13 钟翠华;沈林勇;任昭霖;邵文韫;;基于模糊PID的助行外骨骼机器人控制研究[J];机电工程;2011年07期
14 吴剑威;史士财;金明河;马骏;刘宏;;空间机器人关节电磁制动器及其实验研究[J];高技术通讯;2010年09期
15 张明路;;2010 IEEE国际机器人与仿生技术大会[J];机器人技术与应用;2011年02期
16 李瑞峰;孙中远;王珂;黄超;;具有面部表情识别与再现的机器人头部系统的研制[J];机械设计与制造;2011年07期
17 宋韬;;双工业机器人协调作业的研究[J];现代制造工程;2011年06期
18 王渝生;;机器人今夕[J];科学世界;2011年08期
19 王会方;朱世强;吴文祥;;一种无模型的机器人非线性输出反馈控制[J];中国矿业大学学报;2011年05期
20 刘忠;曹其新;朱笑笑;王雯珊;;基于VRML节点树的双臂移动机器人碰撞检测及优化[J];上海交通大学学报;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李国进;易丐;;仿人机器人的一种双向动力学建模方法[A];中南六省(区)自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年
2 龚海里;李斌;张国伟;王聪;郑怀兵;;仿人机器人伺服灵巧手臂模块化控制系统设计[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
3 刘成刚;苏剑波;;持续扰动下的仿人机器人站立平衡控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
4 钟华;吴镇炜;卜春光;;仿人机器人系统的研究与实现[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
5 苏剑波;;基于事件的仿人机器人步态规划[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
6 吴茂敏;陈建;钟允晖;赵燕伟;;制鞋涂胶机器人转接点处速度规划及其ADAMS仿真研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年
7 王少锋;王崴;张进华;洪军;;基于生物力学特性仿人机器人的研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第七届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2008年
8 孙智慧;庞明;晏祖根;;基于自适应伪并行遗传算法的包装码垛机器人轨迹规划[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 王剑;马宏绪;秦海力;;不平整地面上的仿人机器人步行稳定性检测方法[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
10 苏剑波;冯纯伯;;双机器人手眼协调系统[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汤卿;仿人机器人设计及步行控制方法[D];浙江大学;2009年
2 杜鑫峰;基于视觉识别的仿人机器人足迹点规划研究[D];浙江大学;2011年
3 王剑;仿人机器人在线运动规划方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
4 刘津甦;复杂环境中的人形机器人行走规划[D];中国科学技术大学;2010年
5 张彤;仿人机器人步行控制及路径规划方法研究[D];华南理工大学;2010年
6 唐矫燕;载人两足步行椅机器人稳定性分析与控制策略[D];上海交通大学;2011年
7 赵大旭;介入诊疗机器人多体系统建模分析与实现[D];南京航空航天大学;2010年
8 李晓鹏;煤矿探测机器人姿态控制与局部路径规划研究[D];西安科技大学;2011年
9 李宏凯;类壁虎机器人的仿生控制:从行为观测到控制实现[D];南京航空航天大学;2010年
10 王峰;柔性关节机器人的参数辨识及模糊控制研究[D];北京邮电大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙美艳;可重构环保机器人的构形及运动学分析[D];江苏大学;2010年
2 王玉;锚杆孔钻削机器人的设计与仿真[D];河南理工大学;2007年
3 田祥庆;双目家政机器人的目标物识别及抓取研究[D];华南理工大学;2010年
4 贾海军;复杂环境光学模块装校机器人的设计与研究[D];重庆大学;2010年
5 年士瑞;双足人形机器人多目标步态规划的研究[D];合肥工业大学;2011年
6 蔡传武;爬杆机器人的攀爬控制[D];华南理工大学;2011年
7 许巍;电解质清理机器人设计及动态性能研究[D];兰州理工大学;2010年
8 唐振金;半智能机器人控制与负载效应研究[D];华南理工大学;2010年
9 张胜乾;柔性关节机器人渐近稳定非线性位置控制[D];西安电子科技大学;2011年
10 张颖;Reinovo机器人三维建模与可视化动态仿真[D];西安建筑科技大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 国防科技大学 潘献飞 谭红力;仿人机器人新新“人类”[N];计算机世界;2002年
2 本报记者 李凝;让“仿人机器人”走出实验室[N];科技日报;2008年
3 吉星 本报记者 郭俊峰;首届仿人机器人“奥运会”开幕[N];黑龙江日报;2010年
4 本报记者付毅飞;仿人机器人能亮相奥运会场吗?[N];科技日报;2003年
5 记者 李凝;仿人机器人会打太极拳[N];科技日报;2008年
6 史晓波;仿人机器人能打太极拳[N];科技日报;2002年
7 刘进长;机器人将是一个大产业[N];光明日报;2004年
8 郑东鸿 于海;机器人 工业生产的“生力军”[N];国际经贸消息;2002年
9 “863”计划机器人技术主题专家组;暗流涌动[N];计算机世界;2002年
10 ;黑色魅力无法挡[N];电脑报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978