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新型仿生六足机器人自由步态中足端轨迹规划 被引量:17
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作者 李满宏 张建华 张明路 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期821-825,共5页
设计了一种具有变形关节和轮式足端的新型仿生六足机器人,该机器人具备轮式、爬行、步行等运动模式,有较好的灵活性及环境适应能力。运用矢量法构建了机器人运动学模型,并利用几何关系对模型进行求解。对机器人沿给定的路径执行自由步... 设计了一种具有变形关节和轮式足端的新型仿生六足机器人,该机器人具备轮式、爬行、步行等运动模式,有较好的灵活性及环境适应能力。运用矢量法构建了机器人运动学模型,并利用几何关系对模型进行求解。对机器人沿给定的路径执行自由步态时机器人所允许的最大步幅进行了分析。基于不同的地形条件,规划了抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹。仿真结果表明,机器人在沿给定的路径执行自由步态时,抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹规划方法合理、可行。 展开更多
关键词 六足机器人 轨迹规划 自由步态 步幅
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四足机器人自由步态规划建模与算法实现 被引量:11
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作者 刘冠初 熊静琪 +1 位作者 乔林 杜丽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期84-89,144,共7页
针对四足机器人的越障自由步态规划问题,提出了一种改进的离散化四足机器人步态规划模型,该模型可通过设置相关参数准确模拟实际物理模型,并且可以根据障碍物的分布密集程度改变候选落足点数以提高机器人对地形的适应能力;根据此模型建... 针对四足机器人的越障自由步态规划问题,提出了一种改进的离散化四足机器人步态规划模型,该模型可通过设置相关参数准确模拟实际物理模型,并且可以根据障碍物的分布密集程度改变候选落足点数以提高机器人对地形的适应能力;根据此模型建立了基于A*算法的步态规划算法,对步态序列进行稳定性检测和碰撞检测,并设计了以步数最少为目标的评价函数,以使规划的步态稳定、与障碍无碰撞且总步数最少。实验结果表明:该算法计算量小、规划时间短,规划一个20步的越障步态仅拓展了78个节点,用时0.019s;机器人以最少的步数安全地通过了给定的含障碍物的地形,从而验证了所提模型的有效性及算法的优越性,ADAMS和Simulink联合仿真进一步验证了所规划的自由步态是可行的。 展开更多
关键词 四足机器人 自由步态 步态规划 A*算法 越障步态
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基于增强学习的六足机器人自由步态规划 被引量:10
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作者 李满宏 张明路 +2 位作者 张建华 田颖 马艳悦 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期36-44,共9页
为解决六足机器人步态规划问题,实现特定地形上机器人自由步态的优化学习,基于机器人单足步距的离散化处理,融合CPG模型的时间节拍原理与反射模型的空间规则约束机制,构建六足机器人离散化步态模型。通过机器人稳定性分析与步态规划策... 为解决六足机器人步态规划问题,实现特定地形上机器人自由步态的优化学习,基于机器人单足步距的离散化处理,融合CPG模型的时间节拍原理与反射模型的空间规则约束机制,构建六足机器人离散化步态模型。通过机器人稳定性分析与步态规划策略研究,将复杂的步态规划问题转化为以振荡周期为时间间隔的位置状态间的排序问题,从新的视角提出了一种六足机器人自由步态规划的基本框架与方法。在此基础上,模仿生物步态的学习行为,基于步态序列的离散化处理,构建了基于增强学习的步态模型,并以机器人平均稳定裕量为优化目标,通过制定步态离散单元间动态转换概率的调整策略,提出了基于增强学习的自由步态规划方法。样机试验显示,自由步态规划方法与基于增强学习的自由步态规划方法均可规划出相对符合生物步态行为特征的稳定自由步态,且后者可利用步态历史信息实现特定地形上自由步态的优化学习。 展开更多
关键词 六足机器人 自由步态 步态规划 增强学习 离散化
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基于马尔可夫决策过程的六足机器人自由步态规划 被引量:9
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作者 李满宏 张建华 +1 位作者 张小俊 张明路 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期529-537,共9页
为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,本文在离散化机器人足端轨迹的基础上,融合中枢模式发生器(CPG)模型与反射模型,建立了离散化步态模型,基于稳定性分析,构建了机器人稳定的位置状态空间,将复杂的步态规划问题等效转化为... 为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,本文在离散化机器人足端轨迹的基础上,融合中枢模式发生器(CPG)模型与反射模型,建立了离散化步态模型,基于稳定性分析,构建了机器人稳定的位置状态空间,将复杂的步态规划问题等效转化为稳定的位置状态空间中位置状态间的排序问题,在此基础上,提出了一种自由步态生成算法;并基于处理顺序决策问题的马尔可夫决策过程,以平均稳定裕量为优化指标,针对特定地形研究自由步态的优化算法.样机步态实验结果表明,自由步态生成算法与优化算法均可生成在一定程度上符合生物运动特点的稳定步态,且自由步态优化算法可针对特定地形快速规划出基于平均稳定裕量的最优步态. 展开更多
关键词 六足机器人 自由步态 步态规划 马尔可夫决策过程 离散化
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基于离散化的六足机器人自由步态生成算法 被引量:9
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作者 李满宏 张明路 +1 位作者 张建华 张小俊 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期18-25,共8页
为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,在离散化机器人单足工作空间的基础上,融合中枢模式发生器(Central pattern generators,CPG)模型与反射模型的核心思想,建立离散化步态模型,基于稳定性分析,构建机器人稳定的位置状态空... 为精细模仿生物步态,充分发挥六足机器人运动潜能,在离散化机器人单足工作空间的基础上,融合中枢模式发生器(Central pattern generators,CPG)模型与反射模型的核心思想,建立离散化步态模型,基于稳定性分析,构建机器人稳定的位置状态空间,将步态规划问题转化为稳定的位置状态空间中位置状态间的排序问题,在此基础上,提出一种新的自由步态生成算法,并结合试验样机开展步态试验。试验结果表明,自由步态生成算法可根据给定的速度要求生成符合生物运动特点的稳定步态以实现机器人的灵活运动。 展开更多
关键词 六足机器人 自由步态 步态规划 离散化
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六足机器人HITCR-Ⅰ的研制及步行实验 被引量:10
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作者 赵杰 张赫 +1 位作者 刘玉斌 陈甫 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期17-23,共7页
针对六足机器人的非结构化地形步行问题,研制了小型六足机器人HITCR-Ⅰ.设计了基于复合四连杆机构的腿部结构,使其具备全方位的运动能力.为了进一步提高机器人的运动性能,构建了描述六足机器人整体灵活度的表达式,并依据表达式进行了结... 针对六足机器人的非结构化地形步行问题,研制了小型六足机器人HITCR-Ⅰ.设计了基于复合四连杆机构的腿部结构,使其具备全方位的运动能力.为了进一步提高机器人的运动性能,构建了描述六足机器人整体灵活度的表达式,并依据表达式进行了结构优化设计.基于"行为"和"功能"的思想对控制目标进行规划,设计了基于"功能-行为"控制体系构架的运动控制器,结合适应非结构化地形腿部运动轨迹的规划和基于局部规则的自由步态生成,实现了非结构化地形六足机器人有效且稳定的步行.最后通过实验验证了六足机器人系统HITCR-I非结构化地形的步行能力. 展开更多
关键词 六足机器人 控制体系结构 非结构化地形 自由步态 轨迹规划
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适合航行的六足仿生机器人Spider的研制 被引量:8
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作者 陈甫 臧希喆 +1 位作者 闫继宏 赵杰 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期765-770,共6页
研制了一种新型六足仿生机器人Spider,应用于复杂地形环境中的自主步行。设计了具有全方位移动能力的机器人本体结构,并基于灵活度评价函数对结构参数进行了优化;以ARM芯片为主控制器、FPGA芯片为协控制器构建了机器人硬件控制系统;实... 研制了一种新型六足仿生机器人Spider,应用于复杂地形环境中的自主步行。设计了具有全方位移动能力的机器人本体结构,并基于灵活度评价函数对结构参数进行了优化;以ARM芯片为主控制器、FPGA芯片为协控制器构建了机器人硬件控制系统;实现了一种基于功能-行为集成的步行控制器,用于生成静态稳定的自由步态。仿真和实验结果验证了六足机器人的崎岖地形全方位自适应步行能力。 展开更多
关键词 自动控制技术 工程仿生学 六足机器人 崎岖地形步行 自由步态 腿间相序
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四足机器人步态规划 被引量:2
8
作者 孙志远 杨思源 《黑龙江大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2017年第6期737-741,共5页
介绍了两种多足机器人步态规划的方法,包括基于仿生学理论以及基于动态控制原理的规划方法。利用四足机器人步态参数中的有荷系数,详细分析四足机器人的三种基本步态,即行走步态、对角小跑步态、同侧快跑步态,推导出了四足机器人直线平... 介绍了两种多足机器人步态规划的方法,包括基于仿生学理论以及基于动态控制原理的规划方法。利用四足机器人步态参数中的有荷系数,详细分析四足机器人的三种基本步态,即行走步态、对角小跑步态、同侧快跑步态,推导出了四足机器人直线平动步态规划的方法。基于四足机器人步态规划发展的现状,提出了自由步态规划方法及其算法实现的可能性。 展开更多
关键词 四足机器人 基本步态 自由步态 步态算法
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基于DRL和自由步态的六足机器人运动规划研究
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作者 王鑫鹏 傅汇乔 +3 位作者 邓归洲 唐开强 陈春林 留沧海 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期373-384,共12页
为提高六足机器人在非结构环境下的通过率和运动性能,提出一种基于DRL和自由步态规划器的多接触运动规划算法。自由步态规划器获取目标状态下可达落足点从而输出最优步态序列;利用DRL训练得到六足机器人在随机生成的梅花桩环境中的质心... 为提高六足机器人在非结构环境下的通过率和运动性能,提出一种基于DRL和自由步态规划器的多接触运动规划算法。自由步态规划器获取目标状态下可达落足点从而输出最优步态序列;利用DRL训练得到六足机器人在随机生成的梅花桩环境中的质心运动策略。为了保证机器人在运动过程中相邻状态之间的可达性,利用状态转移可行性模型对状态转移可行性进行判定,实现六足机器人在不同宽度沟壑梅花桩环境下的落脚点规划。仿真与样机实验表明:多接触运动规划算法能够让机器人快速平稳地从起点到达目标区域,并自动调整步态模式以应对不同环境下随机分布的梅花桩。 展开更多
关键词 六足机器人 自由步态 深度强化学习 多接触运动规划 非结构环境
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一种六足步行机器人的自由步态算法 被引量:4
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作者 徐鲤鸿 党皓 +1 位作者 陈伟海 魏星 《微计算机信息》 北大核心 2008年第5期200-202,共3页
本文探讨了适用于六足步行机器人的步态类型和机器人腿运动的三个约束条件,提出了一种适用于六足步行机器人在不规则地形上运动的自由步态算法。机器人在大部分的地形状况下以标准模式行走。当标准模式失效时,则采用自适应模式,对机器... 本文探讨了适用于六足步行机器人的步态类型和机器人腿运动的三个约束条件,提出了一种适用于六足步行机器人在不规则地形上运动的自由步态算法。机器人在大部分的地形状况下以标准模式行走。当标准模式失效时,则采用自适应模式,对机器人状态进行调整,以实现正常的行走运动。在保证运动速度和能量效率的前提下,使机器人具备良好的地形适应能力。最后,文章给出了算法的程序流程图,并在MATLAB下进行了仿真验证。 展开更多
关键词 步行机器人 六足机器人 自由步态
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Free gait generation method for omnidirectional locomotion on abrupt terrain with multi-legged biomimetic robot 被引量:1
11
作者 陈甫 赵杰 +1 位作者 臧希喆 闫继宏 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2011年第2期101-106,共6页
In order to achieve omnidirectional locomotion on rough terrain with multi-legged biomimetic robot,a free gait generation approach is proposed based on local rules.The phase coordinates of each operation leg was estab... In order to achieve omnidirectional locomotion on rough terrain with multi-legged biomimetic robot,a free gait generation approach is proposed based on local rules.The phase coordinates of each operation leg was established according to the motion task and a universal depiction of leg-end locomotion was implemented;the mathematical relation of gait pattern and walking velocity of multi-legged robot was put forward;combined polynomial curve was adopted to generate the leg-end trajectory,which was capable of accomplishing walking missions and accommodating to landform conditions;a distributed network of local rules for gait control was constructed based on a set of local rules operating between adjacent legs.In the simulation experiments,adaptive regulation of inter-leg phase sequence,omnidirectional locomotion and ground accommodation were realized.Moreover,statically stable free gait was obtained simultaneously,which provided multi-legged robot with the capability of walking on irregular terrain reliably and expeditiously. 展开更多
关键词 multi-legged robot rough terrain walking free gait local rules inter-leg phase sequence
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基于局部规则的六足仿生机器人步态控制
12
作者 尹晓琳 张赫 +2 位作者 赵杰 刘玉斌 赵龙海 《哈尔滨商业大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第5期565-570,共6页
对六足机器人进行了运动学分析,计算了步行速度与步态参数之间的关系,提出了三种基本的固化步态,为提高自由步态行走的连续性并减少冲击,提出了一种适合于自由步态的足端轨迹规划方法,并结合足端工作空间进行了参数计算.设计了实现机器... 对六足机器人进行了运动学分析,计算了步行速度与步态参数之间的关系,提出了三种基本的固化步态,为提高自由步态行走的连续性并减少冲击,提出了一种适合于自由步态的足端轨迹规划方法,并结合足端工作空间进行了参数计算.设计了实现机器人自由步态的四条协调腿部运动的局部规则.给出了程序流程图并通过Matlab以及ADAMS的计算仿真进行了验证. 展开更多
关键词 六足机器人 自由步态 轨迹规划 局部规则
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45天-6°头低位卧床对自由行走步态特性的影响 被引量:1
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作者 谈诚 夏永明 +12 位作者 赵琦 国耀宇 曹毅 陈文娟 王靖宇 何思杨 王政 严曲 王春慧 陈晓萍 万玉民 李莹辉 白延强 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期467-470,共4页
目的探讨长期头低位卧床对人体自由行走时步态特性的影响。方法 8名健康成年男性志愿者进行-6°头低位45 d卧床实验。卧床前第6天(R-6),卧床后第1天(R+1)及第10天(R+10)进行自由无约束行走步态测试。使用高速摄像系统对行走过程中... 目的探讨长期头低位卧床对人体自由行走时步态特性的影响。方法 8名健康成年男性志愿者进行-6°头低位45 d卧床实验。卧床前第6天(R-6),卧床后第1天(R+1)及第10天(R+10)进行自由无约束行走步态测试。使用高速摄像系统对行走过程中的步态时相参数进行分析,使用三维力台和应力板进行足底作用力的测试,同时对行走时的股直肌、腓肠肌内侧头、外侧头的肌电信号进行采集。结果头低位卧床45 d可导致步长和步速的显著降低,以及步态周期和接触时间的明显增加(P<0.05)。足底受力的结果表明,45 d的前后方向上的作用力明显减少(P<0.05),但垂直和左右方向上的作用力并未受到影响(P>0.05),足底冲量和加载速度均有显著的增加(P<0.05),除前后方向作用力外,其它指标在卧床后第10天仍未恢复正常。肌电结果显示45 d的头低位卧床后,中位功率频率有明显的降低(P<0.05),但在R+10恢复。结论 45 d头低位卧床可导致人体步态特性发生显著改变,R+10 d后亦不能完全恢复。 展开更多
关键词 模拟失重 头低位卧床 自由行走步态 足底压力 肌电
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