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圆弧足被动行走器非光滑动力学仿真研究 被引量:13
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作者 段文杰 王琪 王天舒 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期765-774,共10页
传统的被动行走器动力学研究方法是将被动行走器模型视为双足轮流铰接于地面(或纯滚动)的倒立摆模型,并应用角动量守恒假设计算支撑腿转换时足地碰撞后的系统运动状态.但该方法不能分析足地之间的滑动现象、足地之间的非完全塑性碰撞现... 传统的被动行走器动力学研究方法是将被动行走器模型视为双足轮流铰接于地面(或纯滚动)的倒立摆模型,并应用角动量守恒假设计算支撑腿转换时足地碰撞后的系统运动状态.但该方法不能分析足地之间的滑动现象、足地之间的非完全塑性碰撞现象和两足同时着地的情况.采用基于线性互补的非光滑动力学方法,给出了一种基于中点格式积分一步的时间步进方法,可以有效地分析足地间的摩擦和碰撞现象,应用该方法对被动行走器进行数值仿真,发现了两种新的周期性步态,一种是带摩擦滑动现象的步态,另一种是支撑足转换时发生多次碰撞现象的步态,数值仿真结果还表明,较大的摩擦系数和较小的法向恢复系数更有利于被动行走器实现稳定周期步态行走. 展开更多
关键词 非光滑 线性互补 被动行走器 库伦摩擦 牛顿碰撞 多体系统 动力学
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摩擦与滚阻对被动行走器步态影响的研究 被引量:11
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作者 郑鹏 王琪 +1 位作者 吕敬 郑旭东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期162-170,共9页
本文研究了圆弧足被动行走器支撑足与地面间的摩擦系数和滚阻系数对被动行走器步态的影响.首先分别利用扩展的赫兹接触力模型和LuGre摩擦模型描述了支撑足与地面接触点处的法向支撑力和切向摩擦力,并考虑了行走过程中支撑足所受的滚动摩... 本文研究了圆弧足被动行走器支撑足与地面间的摩擦系数和滚阻系数对被动行走器步态的影响.首先分别利用扩展的赫兹接触力模型和LuGre摩擦模型描述了支撑足与地面接触点处的法向支撑力和切向摩擦力,并考虑了行走过程中支撑足所受的滚动摩阻;其次利用第二类Lagrange方程推导出了该系统的动力学方程,并通过与已有成果的对比确定了合适的LuGre摩擦模型参数;最后仿真分析了摩擦系数和滚阻系数对被动行走器步态的影响.研究发现:摩擦系数的改变虽然对被动行走器行走的平均速度、步幅,以及支撑足接触点处的最大法向接触力的影响较小,但摩擦系数的减小会改变其行走步态类型,如发生倍周期分岔甚至混沌现象;然而,滚阻系数的改变会对行走器行走的平均速度、步幅,以及支撑足接触点处的最大法向接触力的影响较大,尚未发现滚阻系数的改变会引起其行走步态的变化. 展开更多
关键词 被动行走器 LuGre摩擦模型 滚动摩阻 行走步态 倍周期分岔
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LCP method for a planar passive dynamic walker based on an event-driven scheme 被引量:5
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作者 Xu-Dong Zheng Qi Wang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第3期578-588,共11页
The main purpose of this paper is to present a linear complementarity problem (LCP) method for a planar passive dynamic walker with round feet based on an event-driven scheme. The passive dynamic walker is treated a... The main purpose of this paper is to present a linear complementarity problem (LCP) method for a planar passive dynamic walker with round feet based on an event-driven scheme. The passive dynamic walker is treated as a planar multi-rigid-body system. The dynamic equations of the passive dynamic walker are obtained by using Lagrange's equations of the second kind. The normal forces and frictional forces acting on the feet of the passive walker are described based on a modified Hertz contact model and Coulomb's law of dry friction. The state transition problem of stick-slip between feet and floor is formulated as an LCR which is solved with an event-driven scheme. Finally, to validate the methodology, four gaits of the walker are simulated: the stance leg neither slips nor bounces; the stance leg slips without bouncing; the stance leg bounces without slipping; the walker stands after walking several steps. 展开更多
关键词 passive dynamic walker Non-smooth dynamics Dry friction Linear complementarity problem STICK-SLIP
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被动行走机器人变路况切换控制 被引量:4
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作者 刘丽梅 田彦涛 +2 位作者 李建飞 侯至丞 黄孝亮 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1203-1208,共6页
针对路面坡度变化后,如何使被动行走机器人在有限时间内只需一步即可完成低能耗的行走模式转换问题,提出一种控制策略.首先基于胞映射思想,提出了估计机器人稳定行走初始状态的变胞胞映射法;然后利用Lyapunov稳定性理论和鲁棒控制思想,... 针对路面坡度变化后,如何使被动行走机器人在有限时间内只需一步即可完成低能耗的行走模式转换问题,提出一种控制策略.首先基于胞映射思想,提出了估计机器人稳定行走初始状态的变胞胞映射法;然后利用Lyapunov稳定性理论和鲁棒控制思想,设计了变路况切换控制算法.该算法既能实现不同坡度路面上稳定行走模式的转换,又能提高转换过程的鲁棒性.仿真结果验证了所提出算法的有效性. 展开更多
关键词 被动行走机器人 切换控制 变胞胞映射 有限时间 极限环
原文传递
欠驱动步行机器人自抗扰控制系统的设计与分析 被引量:4
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作者 费蓝冰 楼飞 缪国斌 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期541-547,共7页
完全被动机器人具有局部稳定性,只有在斜坡上步行周期才能够收敛到一个恒定的不动点,而其他情况下,它步行周期的稳定性会被打破,难以保持步行的稳定性.针对这种情况设计了一种欠驱动步行机器人,为了提高其行走能力,开发了一种基于人体... 完全被动机器人具有局部稳定性,只有在斜坡上步行周期才能够收敛到一个恒定的不动点,而其他情况下,它步行周期的稳定性会被打破,难以保持步行的稳定性.针对这种情况设计了一种欠驱动步行机器人,为了提高其行走能力,开发了一种基于人体参数欠驱动步行机器人自抗扰控制系统.该控制器是结合欠驱动行走理论,基于多通道自抗扰控制方法,以"不动点"作为系统的输入状态变量,对机器人系统实现解耦控制,实现行走.利用Simulink进行建模仿真,分析结果表明:该控制器简单有效,能够帮助机器人实现欠驱动步行;在外界扰动作用下仍能快速收敛到稳定区间,大幅提升了机器人鲁棒性. 展开更多
关键词 被动步行机器人 自抗扰控制系统 解耦控制 SIMULINK 欠驱动步行
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基于人体参数的被动步行机器人模型及其运动特性分析
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作者 楼飞 沈巍 +1 位作者 关静 倪国林 《机械与电子》 2020年第4期45-50,共6页
为了深入揭示人类步行机理并为助步设备的研制提供新的思路,从“提高实用性”的角度出发,利用空间算子代数相关理论构建一种基于人体参数的被动步行机器人动力学模型,并对其运动特性进行分析。根据分析报告并结合实际需要,设计了一种仿... 为了深入揭示人类步行机理并为助步设备的研制提供新的思路,从“提高实用性”的角度出发,利用空间算子代数相关理论构建一种基于人体参数的被动步行机器人动力学模型,并对其运动特性进行分析。根据分析报告并结合实际需要,设计了一种仿人程度高的被动步行机器人机械系统模型,结合ADAMS软件进行虚拟样机仿真实验。最终结果表明,基于人体参数特性的被动步行机器人具备稳定走下斜坡的能力,将被动力学相关理论应用于助步设备的研制中具有可行性。 展开更多
关键词 被动步行机器人 空间算子代数 人体参数 运动特性
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被动步行机器人稳定性能研究综述
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作者 倪修华 陈维山 刘军考 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第7期166-168,共3页
介绍了被动步行机器人工作原理,并针对其稳定性能较差的缺点对稳定性判别及抗扰动能力计算通常采用的方法进行综述,归纳出从生物力学研究成果中获取灵感以提高其稳定性能的方法。
关键词 被动步行 稳定性 吸引盆
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