基于ZMP误差校正的仿人机器人步行控制 被引量：18

1

作者 付根平 杨宜民 +1 位作者 陈建平 李静 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期39-44,共6页

步行环境不理想、外力扰动等因素导致仿人机器人步行时ZMP出现误差,从而影响机器人的步行稳定性.由于机器人的各关节角度都对ZMP有影响,若只校正支撑腿的踝关节或髋关节等单个关节角度,则难以达到理想的步行控制效果,因此,本文综合考虑... 步行环境不理想、外力扰动等因素导致仿人机器人步行时ZMP出现误差,从而影响机器人的步行稳定性.由于机器人的各关节角度都对ZMP有影响,若只校正支撑腿的踝关节或髋关节等单个关节角度,则难以达到理想的步行控制效果,因此,本文综合考虑各关节角度对ZMP的影响,先通过模糊控制器基于ZMP误差给出机器人的质心位置增量,再利用二次规划方法和质心的雅可比矩阵求解出满足该质心位置增量的各关节角度校正量.仿真实验表明,本文方法较好地跟踪了期望ZMP,提高了步行稳定裕度,使仿人机器人实现了稳定的步行. 展开更多

关键词 仿人机器人 步行控制 zmp误差 关节角度校正 二次规划

原文传递

轮腿式火星探测机器人的多目标协同控制 被引量：8

2

作者 孙筵龙 何俊 邢琰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期320-332,共13页

火星探测任务要求机器人具有对未知的不规则地形的自适应能力和动态稳定性。针对轮腿式火星探测机器人,提出了基于运动学反解模型、车体姿态和轮壤接触力的多目标协同控制策略。通过车体姿态调整运动学建模、一阶低通滤波及腿部阻抗控... 火星探测任务要求机器人具有对未知的不规则地形的自适应能力和动态稳定性。针对轮腿式火星探测机器人,提出了基于运动学反解模型、车体姿态和轮壤接触力的多目标协同控制策略。通过车体姿态调整运动学建模、一阶低通滤波及腿部阻抗控制算法和基于腿部运动危险系数的重心高度调整算法,实现了车体姿态的跟踪控制、轮壤恒力接触控制和重心最优高度控制,提升了轮腿机器人在非结构地形中的自适应能力、运动稳定性及腿部运动空间的安全性。在MATLAB和UG中建立联合仿真模型,验证了控制策略的有效性。 展开更多

关键词 轮腿式机器人 协同控制 运动学 zmp方法 联合仿真

原文传递

基于零力矩点的车辆侧倾评价指标及侧倾控制研究 被引量：3

3

作者 潘公宇 丁聪 李韵 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期175-187,共13页

为了使车辆的行驶状态和稳定程度更为便捷的显现出来,以及对系统研发初期的效果进行评价,需要引入一个比较准确的评价指标,使其可以判断并量化车辆的侧倾稳定性,因此将零力矩点(Zero-moment point,ZMP)的概念引入到车辆的侧倾评价体系之... 为了使车辆的行驶状态和稳定程度更为便捷的显现出来,以及对系统研发初期的效果进行评价,需要引入一个比较准确的评价指标,使其可以判断并量化车辆的侧倾稳定性,因此将零力矩点(Zero-moment point,ZMP)的概念引入到车辆的侧倾评价体系之中,通过对车辆侧倾模型以及刚性车辆模型零力矩点的推导,从而来预测车辆的侧倾倾向,并得出车辆的侧倾指数yzmp,根据其侧倾指数yzmp算出侧倾指标s;再通过与其他现有侧倾评价指标的对比与转换,从而证明该指标的准确性以及有效性。之后,再以某19座商用车为例,建立整车模型,并设计H∞鲁棒控制的算法对半主动横向稳定杆的侧倾刚度进行实时调节,最后通过Trucksim和Simulink联合仿真来验证两种控制方法的有效性,同时,以侧倾指标来对比判断鲁棒控制算法的半主动横向稳定杆与被动横向稳定杆、模糊PID控制的半主动横向稳定杆对于侧倾运动的改善效果。根据仿真结果显示,半主动横向稳定杆相对于被动横向稳定杆来说,其在各个侧倾参数上都有明显的降低,并且相较于模糊PID控制的半主动横向稳定杆,H∞鲁棒控制的半主动横向稳定杆在各个侧倾参数上都有一定程度的降低,其中侧倾角下降了14.7%,侧向加速度下降了21.3%,横摆角速度下降了25.6%,质心侧偏角下降了23.4%,相较于模糊PID控制,其控制效果更为优秀,并且车辆侧倾系数也从0.721减小至0.645,与其他参数降低程度类似,也从另外一方面显示了所提出的侧倾评价指标的有效性。 展开更多

关键词 zmp 侧倾评价 半主动稳定杆 鲁棒控制 联合仿真

原文传递

ZMP理论在双足步行机器人步态控制中的应用 被引量：5

4

作者 车玲玲 王志良 《电子器件》 CAS 2007年第4期1462-1464,1468,共4页

为了解决双足步行机器人的步态控制问题,利用静态步行时ZMP点与重心的特殊联系,构造重心模型来校验机器人的行为数据.同时,将机器人的动作细分为一个个的动作元素,即建立行为数据库.机器人可通过行为数据库来构造出新的、更加复杂的动作... 为了解决双足步行机器人的步态控制问题,利用静态步行时ZMP点与重心的特殊联系,构造重心模型来校验机器人的行为数据.同时,将机器人的动作细分为一个个的动作元素,即建立行为数据库.机器人可通过行为数据库来构造出新的、更加复杂的动作.通过完成构造双足步行机器人上台阶的复杂动作,充分说明了这种控制方法的可行性. 展开更多

关键词 机器人控制 步态控制 zmp 行为数据库

下载PDF 职称材料

机器人下肢外骨骼系统稳定性分析和步态控制研究 被引量：5

5

作者 周东栋 樊军 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第4期76-79,共4页

针对人在穿戴下肢外骨骼行走的过程中,人的不稳定扰动作用造成系统实际与规划的ZMP轨迹之间存在较大误差的现象。文章基于传统的ZMP稳定性判定理论,首先建立了人的物理干扰因素对系统稳定性影响的数学模型;然后对于人体侧向运动过程中,... 针对人在穿戴下肢外骨骼行走的过程中,人的不稳定扰动作用造成系统实际与规划的ZMP轨迹之间存在较大误差的现象。文章基于传统的ZMP稳定性判定理论,首先建立了人的物理干扰因素对系统稳定性影响的数学模型;然后对于人体侧向运动过程中,上肢的物理参数变化对系统稳定性的影响进行仿真;进而研究了踝关节角度校正对系统失稳的补偿控制,并进行了仿真;最后的仿真结果证明,在系统中引入校正关节角度补偿后,下肢外骨骼系统的稳定性得到了显著的提高。 展开更多

关键词 下肢外骨骼 zmp 稳定性 步态控制

下载PDF 职称材料

基于ZMP的类双足步行机构行走稳定性控制 被引量：5

6

作者 王孝义 秦建恒 +2 位作者 邱晗 陈富强 邱支振 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第6期802-806,共5页

针对早期研究的步行机构不能独立稳定行走的缺点,通过增加平衡装置以及一定的控制策略以实现双足步行机构的稳定行走。在介绍类双足步行机构基本构型及其行走原理的基础上,详细分析了单足支撑和双足支撑时步行机构的ZMP动态位置,并通过... 针对早期研究的步行机构不能独立稳定行走的缺点,通过增加平衡装置以及一定的控制策略以实现双足步行机构的稳定行走。在介绍类双足步行机构基本构型及其行走原理的基础上,详细分析了单足支撑和双足支撑时步行机构的ZMP动态位置,并通过平衡重块的规律移动控制ZMP位置使得步行机构在整个行走过程中处于稳定状态;给出了平衡重块在平衡托盘上的相对运动路径和相对运动规律。最后通过仿真实例验证了行走稳定控制分析的有效性和正确性。 展开更多

关键词 类双足步行机构 稳定行走 平衡装置 zmp

下载PDF 职称材料

快速运动过程中双足机器人重心稳定的自适应模糊控制 被引量：2

7

作者 谢黎明 查富生 李国慧 《机床与液压》 北大核心 2004年第9期65-67,共3页

利用ZMP控制和陀螺仪测量重心偏差和偏差变化速度 ,并采用自适应模糊控制器来调整左。

关键词 双足机器人 zmp控制 陀螺仪 自适应模糊控制器

下载PDF 职称材料

仿人机器人上下楼梯稳定行走控制策略 被引量：6

8

作者 肖乐 殷晨波 郑冬华 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第10期2453-2456,共4页

提出了仿人机器人上下楼梯稳定行走控制策略。首先引入了虚拟零力矩点的概念,然后推导了上下楼梯稳定区域和稳定裕量的计算方法,如果ZMP点在稳定区域内,则采用基于ZMP在线调整控制方案,提高稳定性。如果FZMP点在稳定区域外,则采用基于F... 提出了仿人机器人上下楼梯稳定行走控制策略。首先引入了虚拟零力矩点的概念,然后推导了上下楼梯稳定区域和稳定裕量的计算方法,如果ZMP点在稳定区域内,则采用基于ZMP在线调整控制方案,提高稳定性。如果FZMP点在稳定区域外,则采用基于FZMP调节控制策略,及时修正行走轨迹,使仿人机器人获得新的稳定区域,恢复稳定。仿真结果表明了该控制策略的正确可行。 展开更多

关键词 仿人机器人 零力矩点 虚拟零力矩点 稳定裕量 控制策略

下载PDF 职称材料

仿人服务机器人的平衡控制 被引量：4

9

作者 张爽 邬依林 +1 位作者 葛伟亮 蓝恺 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期14-20,共7页

仿人机器人具有复杂的耦合非线性特性,因此仿人机器人的平衡控制具有重要的研究意义。针对仿人服务机器人系统,研究智能仿人服务机器人的平衡控制。首先,研究智能双足仿人机器人HUBO的行走与站立时平衡模式,分析HUBO基于ZMP的步态规划方... 仿人机器人具有复杂的耦合非线性特性,因此仿人机器人的平衡控制具有重要的研究意义。针对仿人服务机器人系统,研究智能仿人服务机器人的平衡控制。首先,研究智能双足仿人机器人HUBO的行走与站立时平衡模式,分析HUBO基于ZMP的步态规划方法,并分析HUBO内部各个关键控制器的控制方式,以保证机器人行走时的平衡。然后,通过这些信息,使用Simulink对各控制器进行仿真,验证控制效果。最后,通过仿真分析、改进各项控制参数,进一步改善了仿人机器人步态平衡控制,达到较好的步态平衡控制效果。 展开更多

关键词 仿人机器人 平衡控制 zmp算法 步态规划

下载PDF 职称材料

双足机器人上楼梯步态的规划与控制 被引量：5

10

作者 宋宪玺 周烽 +1 位作者 梁青 王永 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第4期176-180,共5页

研究双足机器人上楼路径优化技术,为了让双足机器人实现稳定的上楼梯的行走,应规划双足机器人的上楼梯的步态。为解决对步态进行合理规划与稳定控制问题,提出用几何约束法,用摆线拟合踝关节运动轨迹,设计模糊控制器,对踝关节的滚转角度... 研究双足机器人上楼路径优化技术,为了让双足机器人实现稳定的上楼梯的行走,应规划双足机器人的上楼梯的步态。为解决对步态进行合理规划与稳定控制问题,提出用几何约束法,用摆线拟合踝关节运动轨迹,设计模糊控制器,对踝关节的滚转角度进行调整,使ZMP位置靠近支撑区域中心,保证了机器人的稳定行走;最后在ADAMS软件中建立了双足机器人的虚拟样机,并通过与Matlab的联合仿真,实现了双足机器人上楼梯的稳定行走仿真。仿真结果验证了上楼梯步态与模糊控制器的有效性,为系统设计提供了保证。 展开更多

关键词 双足机器人 上楼梯 零力矩点 模糊控制 联合仿真

下载PDF 职称材料

外骨骼辅助行走中平衡控制技术的研究 被引量：2

11

作者 张向刚 张明 +2 位作者 秦开宇 付常君 吕昀琏 《载人航天》 CSCD 2016年第6期706-713,共8页

外骨骼辅助行走中平衡控制是低重力环境下保持正常的平稳行走姿态以及行走安全性的关键,针对这一问题阐述了外骨骼辅助行走中基于位置控制与ZMP(零力矩点)控制相结合的综合平衡控制策略。首先通过建立ADAMS虚拟仿真模型,为控制策略的研... 外骨骼辅助行走中平衡控制是低重力环境下保持正常的平稳行走姿态以及行走安全性的关键,针对这一问题阐述了外骨骼辅助行走中基于位置控制与ZMP(零力矩点)控制相结合的综合平衡控制策略。首先通过建立ADAMS虚拟仿真模型,为控制策略的研究提供仿真模型和参考数据;建立了支撑域模型和ZMP检测模型,并设计了平衡控制策略,在基于地面外骨骼系统的演示验证中,将人机系统等效为两连杆支撑质点的模型,通过控制膝关节液压杆,使系统的ZMP始终处于稳定支撑域内,由此保证人机系统处于平衡状态;同时将位置控制与改进的ZMP控制结合在一起,设计综合控制策略,采用分段控制方式,不仅提高了人机系统的柔顺性及穿戴者的舒适度,同时也提高了人机系统运动的稳定性和安全性。 展开更多

关键词 外骨骼 平衡控制 zmp 辅助行走

下载PDF 职称材料

基于弹簧小车模型和预观控制的双足快速步行研究 被引量：1

12

作者 吴伟国 侯月阳 姚世斌 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第4期84-90,共7页

针对机器人的滑动和滑转,补充了机器人稳定步行的修正条件;利用三阶泰勒公式引入舒适度的概念,推导出基于舒适度的ZMP公式;提出一种用于动力学分析的三维弹簧平台-小车模型,通过简化的舒适度ZMP公式推导出该模型的运动规律;基于三维弹... 针对机器人的滑动和滑转,补充了机器人稳定步行的修正条件;利用三阶泰勒公式引入舒适度的概念,推导出基于舒适度的ZMP公式;提出一种用于动力学分析的三维弹簧平台-小车模型,通过简化的舒适度ZMP公式推导出该模型的运动规律;基于三维弹簧平台-小车模型,结合预观控制理论生成步行样本;最后,进行了机器人虚拟样机快速步行仿真,步速达到2.088km/h。 展开更多

关键词 双足机器人 机器人动力学 快速步行 预观控制 zmp

下载PDF 职称材料

一种步行机器人举重运动的步态规划

13

作者 王强 冯光鹏 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第6期1-4,共4页

提出了类人机器人的一种举重运动生成方法,并在此基础上设计了一组举重的姿态,利用机器人的全身运动使举重变得轻松。该方法让机器人执行一个基本运动来产生即刻传到重物上的冲力,使机器人能举起在持续力作用下举不起的物体,但冲力可能... 提出了类人机器人的一种举重运动生成方法,并在此基础上设计了一组举重的姿态,利用机器人的全身运动使举重变得轻松。该方法让机器人执行一个基本运动来产生即刻传到重物上的冲力,使机器人能举起在持续力作用下举不起的物体,但冲力可能导致机器人站立不稳。基于此,本文进一步给出了类人机器人的支撑面内质心投影的计算方法,为机器人动态控制提供依据,实验证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 类人机器人 预备运动 动态控制 zmp 步态规划

下载PDF 职称材料

基于NAO机器人的行走约束研究

14

作者 孙军 富一丰 邵东 《机械与电子》 2020年第2期76-80,共5页

针对为了控制支撑脚与地面接触的零力矩点(ZMP)而无法控制骨盆与自由足的运动的问题,以腿部11个自由度的NAO机器人为研究对象,在对NAO机器人进行运动规划过程中必须适当考虑骨盆与自由足的运动限制,采用了Bryant角度进行限制和对骨盆的... 针对为了控制支撑脚与地面接触的零力矩点(ZMP)而无法控制骨盆与自由足的运动的问题,以腿部11个自由度的NAO机器人为研究对象,在对NAO机器人进行运动规划过程中必须适当考虑骨盆与自由足的运动限制,采用了Bryant角度进行限制和对骨盆的平移运动能够改善单支撑阶段的ZMP控制,并同时合成骨盆的旋转运动,对自由足姿态实现全面控制。 展开更多

关键词 人形机器人 zmp Bryant角 姿态控制

下载PDF 职称材料

仿人机器人稳定行走控制研究 被引量：1

15

作者 肖乐 丁丽霞 +1 位作者 苏亚佩 唐月娇 《常熟理工学院学报》 2010年第2期72-75,共4页

提出了基于在线控制理论的仿人机器人稳定性控制方法,分析了扩大支撑多边形的稳定控制方法和机器人落地减振控制等策略;推导出了仿人机器人上楼梯过程中发生失稳时机器人移动方向的角度改变量和落地点的移动距离.这些控制方法使机器人... 提出了基于在线控制理论的仿人机器人稳定性控制方法,分析了扩大支撑多边形的稳定控制方法和机器人落地减振控制等策略;推导出了仿人机器人上楼梯过程中发生失稳时机器人移动方向的角度改变量和落地点的移动距离.这些控制方法使机器人在行走的整个过程中,特别是在地面不平整以及摆动腿落地瞬间冲击力较大时也能保持良好的稳定性. 展开更多

关键词 仿人机器人 零力矩点 虚拟零力矩点 稳定性控制

下载PDF 职称材料

关于双足机器人步行跟踪稳定性能控制研究

16

作者 杨亮 梁瑞仕 +1 位作者 付根平 邓春健 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第3期274-277,384,共5页

研究双足机器人步行跟踪稳定性能的控制优化问题。针对双足机器人多关节、强耦合、变结构特点以及因外力干扰容易造成机器人在步行过程中各关节偏离预定轨迹而失去平衡的问题,提出了一种离线步态优化与在线步行控制相结合的控制算法,采... 研究双足机器人步行跟踪稳定性能的控制优化问题。针对双足机器人多关节、强耦合、变结构特点以及因外力干扰容易造成机器人在步行过程中各关节偏离预定轨迹而失去平衡的问题,提出了一种离线步态优化与在线步行控制相结合的控制算法,采用对位学习的多目标粒子群算法以稳定裕度大、能耗小为目标对机器人步态进行优化,通过计算种群成员对位点的方式更新种群,达到快速收敛的目的,并设计了自适应控制器以提高控制系统的鲁棒性,仿真结果表明,采用改进方法规划的步态能够实现双足机器人稳定、协调的行走,控制系统具有良好的动态响应特性。 展开更多

关键词 双足机器人 步行控制 零力矩点 粒子群 自适应控制

下载PDF 职称材料

Stability Control and Simulation Experiments of Biped Humanoid Robot Walking on Rough Terrains

17

作者 Jiang Kai 《International Journal of Technology Management》 2015年第1期114-116,共3页

In this paper, we provide several methods to solve the problem of humanoid robot walking on rough terrains. By using the Passive Inverted Pendulum Model（PIPM） and predictive control, with some optimizing strategy ad... In this paper, we provide several methods to solve the problem of humanoid robot walking on rough terrains. By using the Passive Inverted Pendulum Model（PIPM） and predictive control, with some optimizing strategy added, we realized the smooth walking on a slope with rocks on it. 展开更多

关键词 Humanoid Robot zmp Predictive control Biped Walking

下载PDF 职称材料

Stability Control and Simulation of Biped Humanoid Robot Walking on Rough Terrains

18

作者 Jiang Kai 《International Journal of Technology Management》 2015年第8期140-142,共3页

In this paper, we provide several methods to solve the problem of humanoid robot walking on rough terrains. By using the Passive Inverted Pendulum Model（PIPM） and predictive control, with some optimizing strategy ad... In this paper, we provide several methods to solve the problem of humanoid robot walking on rough terrains. By using the Passive Inverted Pendulum Model（PIPM） and predictive control, with some optimizing strategy added, we realized the smooth walking on a slope with rocks on it. 展开更多

关键词 HUMANOID Robot zmp PREDICTIVE control BIPED WALKING

下载PDF 职称材料

基于多传感器信息的双足机器人步行系统的研究 被引量：4

19

作者 张永学 麻亮 强文义 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第6期66-69,92,共5页

提出了一种基于多传感器信息和实时修正算法的双足机器人分级递阶行走控制结构。在系统设计中 ,充分考虑零力矩点 (ZMP)稳定性规则以及机器人行走时所受的其它物理性约束条件。为提高机器人对不平整路面的鲁棒性和克服系统建模误差 ,行... 提出了一种基于多传感器信息和实时修正算法的双足机器人分级递阶行走控制结构。在系统设计中 ,充分考虑零力矩点 (ZMP)稳定性规则以及机器人行走时所受的其它物理性约束条件。为提高机器人对不平整路面的鲁棒性和克服系统建模误差 ,行走控制系统中采用了鲁棒地面反力控制器和基于地面反力最优规划的姿态控制策略。 展开更多

关键词 双足机器人 分级递阶行走控制系统 zmp 鲁棒地面反力控制 稳定性 步行系统

下载PDF 职称材料

基于遗传算法的双足步行机器人步行姿态控制策略 被引量：8

20

作者 刘涛 王志良 +2 位作者 解仑 刘鸿飞 赵积春 《微计算机信息》 北大核心 2006年第07Z期252-254,共3页

本文基于ZMP理论、位姿矩阵及遗传算法,在已经使用刚体数学建模的机器人上实现机器人步态控制。首先我们使用ZMP步态控制理论,对机器人的步态稳定性进行分析,采用了遗传算法对参数的选择,实现机器人的步态控制.

关键词 机器人步态控制 位姿矩阵 zmp理论 遗传算法

下载PDF 职称材料