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考虑综合步行约束的仿人机器人参数化3D步态规划方法 被引量:15
1
作者 伊强 陈恳 +1 位作者 刘莉 付成龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期342-350,共9页
给出了一种三维环境下双足行走的参数化步态规划方法,建立了仿人机器人13质量块约束动力学模型。考虑单腿支撑和双腿支撑无冲击连续切换的六点边界约束条件、可行步态物理约束条件以及ZMP稳定性约束条件,以关节输出力矩函数的二次型积... 给出了一种三维环境下双足行走的参数化步态规划方法,建立了仿人机器人13质量块约束动力学模型。考虑单腿支撑和双腿支撑无冲击连续切换的六点边界约束条件、可行步态物理约束条件以及ZMP稳定性约束条件,以关节输出力矩函数的二次型积分值最小作为优化指标,采用参数化步态优化方法,将复杂关节轨迹的规划问题转化为分段多项式系数组成的有限参数向量的优化问题,得到了快速和慢速两组光滑无振动的优化步态。仿真和样机实验验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 仿人机器人 双足步行 零力矩点(zmp) 步态规划 参数化优化
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小型仿人机器人THBIP-Ⅱ的研制与开发 被引量:10
2
作者 伊强 陈恳 +1 位作者 刘莉 付成龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期586-593,共8页
为了解决仿人机器人小型化、集成化带来的技术问题,并实现仿人机器人在复杂非结构人类生活环境中的应用,本文研制并开发了新一代小型仿人机器THBIP-Ⅱ,给出了THBIP-II的系统组成,包括机械结构、控制系统和感知系统.THBIP-Ⅱ高700mm,重18... 为了解决仿人机器人小型化、集成化带来的技术问题,并实现仿人机器人在复杂非结构人类生活环境中的应用,本文研制并开发了新一代小型仿人机器THBIP-Ⅱ,给出了THBIP-II的系统组成,包括机械结构、控制系统和感知系统.THBIP-Ⅱ高700mm,重18kg,共配置24个自由度,采用模块化关节和同步带加谐波减速器的传动结构实现机器人的小型化,其控制系统为典型的分布式控制系统.同时,本文建立了THBIP-Ⅱ三维仿真平台,基于力矩最优的3D参数化步态规划方法,成功实现了步长为15cm、步速为0.075m/s的平地行走和稳定的踢球动作. 展开更多
关键词 仿人机器人 模块化 双足步行 零力矩点
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基于粒子群优化算法的双足机器人步态优化 被引量:10
3
作者 付根平 杨宜民 黄春林 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期355-358,共4页
分析了髋关节位置对双足机器人步行稳定性判据零力矩点(ZMP)的影响,以ZMP稳定裕度为参数构造目标函数,利用粒子群优化算法(PSO)对基于3次样条插值方法规划的双足机器人步态进行优化,从而得到ZMP稳定裕度大的平滑步态.仿真实验表明:该方... 分析了髋关节位置对双足机器人步行稳定性判据零力矩点(ZMP)的影响,以ZMP稳定裕度为参数构造目标函数,利用粒子群优化算法(PSO)对基于3次样条插值方法规划的双足机器人步态进行优化,从而得到ZMP稳定裕度大的平滑步态.仿真实验表明:该方法规划的步态实现了双足机器人稳定、协调地行走. 展开更多
关键词 双足机器人 步态规划 步态优化 零力矩点(zmp) 粒子群优化算法(PSO) 稳定裕度
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基于最优化线性搜索的稳定步态规划方法 被引量:8
4
作者 汤卿 熊蓉 褚健 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期661-664,676,共5页
提出一种基于最优化线性搜索的方法规划人形机器人的步态.通过对脚踝关节末端轨迹运动的规划和参考零力矩点(ZMP:zero moment point)轨迹的规划,将最优化泛函极值问题转换成为基于非线性约束最优化的问题,将连续空间多变量规划问题转换... 提出一种基于最优化线性搜索的方法规划人形机器人的步态.通过对脚踝关节末端轨迹运动的规划和参考零力矩点(ZMP:zero moment point)轨迹的规划,将最优化泛函极值问题转换成为基于非线性约束最优化的问题,将连续空间多变量规划问题转换成为离散空间二维变量规划问题,提出了一套能够在线规划步态的控制算法.该算法的收敛性和稳定性在仿真和实物上都得到了验证. 展开更多
关键词 人形机器人 步态规划 最优化 零力矩点(zmp)
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基于四足机器人稳定性的对角步态规划 被引量:8
5
作者 李宏凯 李志 +2 位作者 郭朝龙 戴振东 李伟波 《机械设计》 CSCD 北大核心 2016年第1期64-69,共6页
四足机器人步态规划的合理性直接影响机器人的稳定性。文中结合虚拟腿、线性倒立摆和零力矩点原理,以占空比为0.5的对角步态为基础,在运动相过渡阶段加入10%周期的四足支撑过程。在支撑相时,用平滑的零力矩点轨迹推导出机器人质心轨迹,... 四足机器人步态规划的合理性直接影响机器人的稳定性。文中结合虚拟腿、线性倒立摆和零力矩点原理,以占空比为0.5的对角步态为基础,在运动相过渡阶段加入10%周期的四足支撑过程。在支撑相时,用平滑的零力矩点轨迹推导出机器人质心轨迹,从而得到支撑相的足端轨迹;在摆动相时,结合椭圆与三次多项式规划了足端摆动相的轨迹,保证位置和速度的连续平滑性。通过动力学分析软件仿真分析,验证了新步态的合理性。 展开更多
关键词 四足机器人 虚拟腿 线性倒立摆(LIPM) 零力矩点(zmp)
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基于不稳定度的仿人型机器人步态规划方法 被引量:6
6
作者 彭朝琴 付永领 +1 位作者 赵克 唐志勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期949-953,共5页
为了保证机器人能够在人类的生活环境中安全地工作,应该选择最稳定的运动轨迹.提出了一种能够评价不同的运动步态之间稳定性好坏的稳定性评价准则.将零力矩点(ZMP,Zero Moment Point)与机器人支撑区域的形心之间的距离定义为不稳定度,... 为了保证机器人能够在人类的生活环境中安全地工作,应该选择最稳定的运动轨迹.提出了一种能够评价不同的运动步态之间稳定性好坏的稳定性评价准则.将零力矩点(ZMP,Zero Moment Point)与机器人支撑区域的形心之间的距离定义为不稳定度,分析了仿人型机器人行走过程中几种典型步态的不稳定度,同时提出了基于不稳定度的仿人型机器人步态规划的方法.当采用多种运动步态都能完成同一种任务时,用所提出的不稳定度评价方法可以在不同步长的步态中选择出稳定性最好的运动步态来执行.仿真及实验结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 仿人型机器人 零力矩点 不稳定度 运动规划
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双足机器人动态步态规划 被引量:6
7
作者 陈磊 张国良 +1 位作者 张维平 敬斌 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第1期267-270,共4页
针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实... 针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实验结果证实了基于多项式插值的几何约束规划方法是可行且有效的。 展开更多
关键词 NAO机器人 动态步态规划 零力矩点(zmp) 逆运动学解算 zero moment point(zmp)
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基于运动相似性的仿人机器人双足步行研究 被引量:6
8
作者 柯文德 崔刚 +2 位作者 洪炳镕 蔡则苏 苑全德 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期766-772,共7页
提出了一种基于人体步行运动相似性的仿人机器人双足步行动作设计方法.改进了人体步行轨迹的参数获取与相似性匹配系统,扩展了相似性函数的适用范围.根据仿人机器人的机械连杆特点定义了步行运动周期中的关键姿势与子相变换,建立了运动... 提出了一种基于人体步行运动相似性的仿人机器人双足步行动作设计方法.改进了人体步行轨迹的参数获取与相似性匹配系统,扩展了相似性函数的适用范围.根据仿人机器人的机械连杆特点定义了步行运动周期中的关键姿势与子相变换,建立了运动学约束方程,并对行走中出现的动态稳定性问题进行了约束.仿真和实体机器人实验验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 仿人机器人 相似性 双足步行 约束 零力矩点(zmp)
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基于运动发散分量的四足机器人步态规划 被引量:6
9
作者 刘明敏 曲道奎 +3 位作者 徐方 邹风山 贾凯 宋吉来 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期244-250,409,共8页
为了使四足机器人在出现较大的轨迹跟踪误差时仍然可以稳定运动,提出基于运动发散分量(DCM)的在线步态规划方法.将四足机器人抽象成三维线性倒立摆模型(LIPM),根据离线规划的落脚点,应用DCM方法论递推出保持DCM有界的参考轨迹;在满足步... 为了使四足机器人在出现较大的轨迹跟踪误差时仍然可以稳定运动,提出基于运动发散分量(DCM)的在线步态规划方法.将四足机器人抽象成三维线性倒立摆模型(LIPM),根据离线规划的落脚点,应用DCM方法论递推出保持DCM有界的参考轨迹;在满足步幅约束、零力矩点(ZMP)约束的条件下,步态规划运用宽松初始状态模型预测控制在线优化出可快速收敛到参考轨迹上的落脚点以及期望状态轨迹;全身运动控制器通过构建二次规划优化出满足运动约束、动力学约束、摩擦力约束等条件下跟踪期望状态轨迹的力矩.通过仿真验证以上算法,仿真结果表明:与经典模型预测控制相比,宽松初始状态模型预测控制可以承受较大的轨迹跟踪误差,四足机器人可以在出现较大的轨迹跟踪误差时以troting步态稳定运动并尽快收敛到离线规划的轨迹上. 展开更多
关键词 四足机器人 步态规划 运动发散分量(DCM) 线性倒立摆模型(LIPM) 零力矩点(zmp)
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基于CAN总线的机器人脚力传感器的设计及其应用 被引量:4
10
作者 申飞 吴仲城 钱敏 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期39-41,共3页
ZMP控制理论已广泛应用于双足步行机器人的步态规划中 ,行走过程中的实际ZMP轨迹 ,是通过安装在脚部的两个多维脚力传感器获取的力 /力矩信息计算得到。文章提出并设计了一种基于CAN总线接口的双足步行机器人集成化脚力传感器 ,给出了... ZMP控制理论已广泛应用于双足步行机器人的步态规划中 ,行走过程中的实际ZMP轨迹 ,是通过安装在脚部的两个多维脚力传感器获取的力 /力矩信息计算得到。文章提出并设计了一种基于CAN总线接口的双足步行机器人集成化脚力传感器 ,给出了其硬件组成及软件设计 ,并详细论述了双足步行机器人行走过程中实际ZMP轨迹的计算方法。 展开更多
关键词 CAN总线 机器人 脚力传感器 零力矩点 zmp
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基于ZMP的双足机器人稳定性分析 被引量:4
11
作者 常江 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2009年第1期7-9,12,共4页
引入双足机器人研究中一个重要物理量——零力矩点ZMP(Zero Moment Point),研究其计算和测量方法,利用其分析双足机器人在单腿和双腿支撑时的作用范围,最后在二维和三维平面内对机器人的ZMP计算进行探讨,为稳定步态的设计做了理论铺垫.
关键词 双足机器人 零力矩点zmp 稳定性
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基于Simulink的仿人机器人步行运动仿真模型 被引量:5
12
作者 伊强 付成龙 +1 位作者 陈恳 Cheng-long 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第12期1-3,共3页
在对仿人机器人完整步行运动分析的基础上,基于Simulink建立了仿人机器人步行运动仿真模型。首先,给出了仿真模型的整体结构框架;接着,建立了仿人机器人13质量块动力学模型,分析和讨论了仿人机器人行走过程中脚与地面的作用过程,基于关... 在对仿人机器人完整步行运动分析的基础上,基于Simulink建立了仿人机器人步行运动仿真模型。首先,给出了仿真模型的整体结构框架;接着,建立了仿人机器人13质量块动力学模型,分析和讨论了仿人机器人行走过程中脚与地面的作用过程,基于关节驱动力矩二次型积分最小,规划得到了一组稳定的行走步态,并基于传感反射控制实现了仿人机器人复杂环境下的应用;最后,对仿真结果进行了分析和讨论。 展开更多
关键词 SIMULINK 仿人机器人 步行 运动仿真模型 SIMULINK base HUMANOID robot 整体结构框架 关节驱动力矩 运动分析 动力学模型 作用过程 行走过程 行走步态 讨论 控制实现 复杂环境 仿真结果 质量块 二次型
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基于模型预测控制的双足高效行走系统
13
作者 严海鑫 李国承 +1 位作者 上官倩芡 安康 《上海师范大学学报(自然科学版中英文)》 2024年第3期308-314,共7页
提出基于模型预测的双足高效行走系统.首先,利用最优能效算法对双足行进中的最优步态进行分析,包括行进步长和步速,并以此生成参考轨迹;然后,通过模型预测控制的思路对机器人的最优能效步态进行跟踪控制;最后,结合机器人逆运动学构建高... 提出基于模型预测的双足高效行走系统.首先,利用最优能效算法对双足行进中的最优步态进行分析,包括行进步长和步速,并以此生成参考轨迹;然后,通过模型预测控制的思路对机器人的最优能效步态进行跟踪控制;最后,结合机器人逆运动学构建高效稳定的双足行走系统.通过仿真实验验证了该系统可以有效跟踪、生成高效的行走步态,探寻了双足机器人动态行走的新思路. 展开更多
关键词 模型预测控制 线性倒立摆 高效行走步态 零力矩点(zmp) 支撑多边形
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基于双臂摆动的仿人机器人偏摆力矩矫正方法 被引量:2
14
作者 付根平 陈建平 杨宜民 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期498-504,共7页
针对仿人机器人在步行时产生的绕ZMP(零力矩点)的偏摆力矩导致其失稳甚至摔倒的问题,提出了一种基于双臂摆动的偏摆力矩矫正方法.分析了偏摆力矩产生的原因及其对机器人步行稳定性的影响;根据仿人机器人的连杆模型和手臂摆动的单摆模型... 针对仿人机器人在步行时产生的绕ZMP(零力矩点)的偏摆力矩导致其失稳甚至摔倒的问题,提出了一种基于双臂摆动的偏摆力矩矫正方法.分析了偏摆力矩产生的原因及其对机器人步行稳定性的影响;根据仿人机器人的连杆模型和手臂摆动的单摆模型,推导出了双臂摆动力矩的表达式,结合双臂摆动的示意图阐述了利用双臂摆动力矩矫正偏摆力矩的原理;采用三次样条插值规划出双臂参数化的摆动角轨迹,再通过穷举法遍历摆动角参数使双臂摆动力矩满足偏摆力矩的矫正要求.仿真结果表明,该方法不仅能较好地矫正偏摆力矩,使机器人实现稳定的步行,而且能保证双臂的摆动角轨迹单调、平滑和周期性。 展开更多
关键词 仿人机器人 偏摆力矩 双臂摆动 力矩矫正 零力矩点(zmp)
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单腿跳跃机器人轨迹规划 被引量:2
15
作者 王申江 郭祖华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第17期2330-2335,共6页
将单腿跳跃机器人简化成一个三杆模型,研究机器人跳跃过程中各个关节的运动轨迹问题,并在总结跳跃过程现有轨迹规划方法的基础上,运用参数化优化方法实现关节空间的轨迹规划,优化目标为机器人关节的控制势最小。将跳跃过程分解成开始段... 将单腿跳跃机器人简化成一个三杆模型,研究机器人跳跃过程中各个关节的运动轨迹问题,并在总结跳跃过程现有轨迹规划方法的基础上,运用参数化优化方法实现关节空间的轨迹规划,优化目标为机器人关节的控制势最小。将跳跃过程分解成开始段、腾空段、站立段和结束段,并对各段的关节轨迹分别优化,最后得到从静止状态开始起跳到着地后恢复至静止状态的整个跳跃过程的关节轨迹。 展开更多
关键词 跳跃机器人 zmp 优化 轨迹规划
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仿人机器人步行运动控制研究 被引量:2
16
作者 柯文德 陈珂 李家兰 《广东石油化工学院学报》 2012年第4期30-33,共4页
针对仿人机器人多自由度的复杂机械连杆特征,详细分析了机器人运动构型以及步行规划约束、ZMP控制、奇异位姿控制、二维倒立摆等运动模型,提出单双腿交替运动序列并采用离线生成双足步行运动轨迹和在线调整的方法。实验验证了方法有效性。
关键词 机器人 双足步行 零力矩点(zmp) 倒立摆
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基于二阶锥方法的仿人机器人稳定性控制 被引量:2
17
作者 朱毅康 褚亚飞 +2 位作者 凌达峰 朴松昊 钟秋波 《浙江师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第3期282-286,共5页
步行环境复杂,外力干扰等因素都会影响仿人机器人的步行稳定性.为了提高仿人机器人的稳定性,在7连杆仿人机器人模型的基础上,提出了用二阶锥方法控制仿人机器人运动的稳定性.首先介绍了二阶锥规划的原理;其次利用摩擦力、ZMP和运动能量... 步行环境复杂,外力干扰等因素都会影响仿人机器人的步行稳定性.为了提高仿人机器人的稳定性,在7连杆仿人机器人模型的基础上,提出了用二阶锥方法控制仿人机器人运动的稳定性.首先介绍了二阶锥规划的原理;其次利用摩擦力、ZMP和运动能量3个约束条件构建二阶锥,从而进行求解;最后通过仿真实验证明,该方法与LMS和微粒群在多方面对比有明显优势,提高了仿人机器人运动的稳定性. 展开更多
关键词 仿人机器人 二阶锥 约束条件 最小均方(LMS) 微粒群 零力距点(zmp)
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一种双足机器人变结构控制的ZMP补偿优化方法 被引量:2
18
作者 达林 方跃法 槐创锋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第24期2908-2911,共4页
针对双足机器人系统,设计了一种变结构轨迹跟踪控制器。基于双足机器人系统ZMP(zeromoment point)方程和实际ZMP信息,提出一种ZMP补偿优化方法,通过在线实时调整机器人躯体重心竖直方向上的位置来补偿回复稳定姿态所必需的力矩,最终产... 针对双足机器人系统,设计了一种变结构轨迹跟踪控制器。基于双足机器人系统ZMP(zeromoment point)方程和实际ZMP信息,提出一种ZMP补偿优化方法,通过在线实时调整机器人躯体重心竖直方向上的位置来补偿回复稳定姿态所必需的力矩,最终产生修正的ZMP轨迹。12自由度的双足机器人动力学仿真验证了所提出优化方法的鲁棒性和适用性,而且机器人能在一定范围外力的干扰下回复稳定姿态步行。 展开更多
关键词 双足机器人 系统抖振 zmp 变结构控制
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两足步行椅机器人机械参数与步行稳定性关系研究 被引量:1
19
作者 曹曦 赵群飞 马培荪 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期250-255,共6页
研究了两足步行椅机器人的机械参数对步行ZMP(Zero Moment Point)稳定裕度的影响.采用稳定的参数化步态,在步态不变的情况下,改变机器人各连杆的质量、转动惯量和质心位置,分析其对ZMP稳定裕度的影响.通过仿真实验得到以下结论:合理选... 研究了两足步行椅机器人的机械参数对步行ZMP(Zero Moment Point)稳定裕度的影响.采用稳定的参数化步态,在步态不变的情况下,改变机器人各连杆的质量、转动惯量和质心位置,分析其对ZMP稳定裕度的影响.通过仿真实验得到以下结论:合理选择大腿、小腿和上身的机械参数可以显著增加步行ZMP稳定裕度,从而降低伺服控制的难度. 展开更多
关键词 两足步行椅机器人 稳定裕度 zmp
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智能滑雪板训练指导系统的研究 被引量:1
20
作者 泽雅达 高帆 +1 位作者 刘晓飞 卢壮旗 《吉林化工学院学报》 CAS 2020年第1期30-32,46,共4页
为解决冰雪爱好者对滑雪教练的需求,设计出一种基于STM32为核心控制的智能滑雪教练系统.采用零力矩点判定平衡方法来评价用户实时的滑雪状态,决策生成相适应的滑雪指导.经过模拟实验表明,该系统可实现实时姿态采集、动态评价、预先决策... 为解决冰雪爱好者对滑雪教练的需求,设计出一种基于STM32为核心控制的智能滑雪教练系统.采用零力矩点判定平衡方法来评价用户实时的滑雪状态,决策生成相适应的滑雪指导.经过模拟实验表明,该系统可实现实时姿态采集、动态评价、预先决策,为使用者提供稳定可靠的滑雪指导. 展开更多
关键词 智能滑雪 零力矩点(zmp) 动态评价
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