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SmartQuad四足机器人（图）
SmartQuad 四足机器人 感知设备 机器人
2022/5/21
SmartQuad是由工程机器人与无人装备协同技术研究团队自主研发的一款四足自主巡检机器人，身长0.9m、宽0.5m、高0.6m，体重50Kg，并配有视觉、激光雷达、IMU、足力传感器等感知设备，具备面对复杂地形的高通过性、高灵活性和高协调性。
提出了利用设计结构矩阵与分支拓扑树集成的功能结构聚类方法，通过对冲突元件的聚类分析和评价、聚类矩阵与分支拓扑树结构映射分析、拓扑树粒度层级分析等步骤，解决了复杂机电系统中元件配置间的冲突与制约，实现减少迭代次数、优化流程，生成产品创新方案,为液压四足机器人的腿部结构创新提供了重要依据。
设计了2个拮抗式气动肌肉关节串联的2自由度腿部机构，基于三元素气动肌肉模型，建立单腿拉格朗日动力学模型．构建了系统状态空间，设计了基于干扰上界的滑模控制（SMC）律．搭建了仿真和实验测试平台．分别采用比例-积分-微分（PID）控制、滑模控制对髋关节和膝关节位置跟踪进行仿真和实验．实验结果表明，与PID控制相比，在SMC控制下髋关节误差降低26.2%，膝关节误差降低25.1%，SMC控制的位置跟踪精...
提出一种由前轮腿模块、后轮腿模块和主动腰关节模块组成的轮腿式机器人．研究发现，拥有刚性腰关节模块的轮腿式机器人在以对角小跑步态行进的过程中处于振荡的非平衡态．为此，借鉴四足动物生物学研究成果以及基于ZMP（零力矩点）的实时性摆动补偿轨迹规划，本文利用主动腰关节模块来提高轮腿式机器人在间歇性小跑步态下的稳定性．对上述的轮腿式机器人进行运动学和动力学建模，通过仿真实验证实了添加偏航关节的规律性摆动可以...
基于虚拟模型控制的四足机器人缓冲策略
四足机器人 虚拟模型控制 力控制 主动变刚度控制
2017/12/1
提出了一种基于虚拟模型控制的四足机器人缓冲策略．根据机器人落地过程中的触地状态和躯干纵向速度，将机器人的落地过程分为下落阶段、缓冲阶段和恢复阶段．在下落阶段，通过虚拟“弹簧-阻尼”元件驱动足端沿期望轨迹运动．在缓冲阶段和恢复阶段，控制器根据机器人下落过程中落地腿数目的不同，分别建立支撑腿与躯干质心虚拟力之间的数学关系，并通过施加在躯干质心的虚拟力的大小来控制躯干的位姿．躯干质心所施加的虚拟力通过主...
为保证大负重四足机器人的全方位稳定行走，提出了基于速度矢量的间歇步态规划方法，采用间歇步态作为主步态，将平动与转动速度矢量映射为绕旋转中心转动．首先，采用旋转中心理论得到旋转中心坐标，根据足端工作空间计算最大旋转速度．其次，以稳定裕度为约束条件，对支撑相起始位置进行设计，同时为了满足零冲击条件，采用改进的复合摆线方法对摆动相轨迹进行规划．然后，提出增量式的轨迹规划方法，便于编程实现连续的支撑相运动...
四足机器人对角小跑动态控制
四足机器人 虚拟模型控制 对角小跑步态 运动控制
2016/6/7
基于虚拟模型控制方法，根据四足机器人单腿雅克比矩阵得到支撑相与摆动相的控制法则。为实现机器人躯体的完全控制，提出了一种控制目标分解的方法，将四足机器人躯体的控制目标分解到每条支撑腿的控制上。通过构建每条支撑腿的虚拟构件，并将虚拟构件产生的虚拟力转换为期望关节力矩，从而实现支撑腿的虚拟模型控制；实时规划摆动足的运动轨迹，利用虚拟构件连接摆动腿的足端与期望的摆动轨迹，实现摆动腿的虚拟模型控制。在设定四...
四足机器人对角小跑动态控制
四足机器人 虚拟模型控制 对角小跑步态 运动控制
2016/7/15
基于虚拟模型控制方法，根据四足机器人单腿雅克比矩阵得到支撑相与摆动相的控制法则。为实现机器人躯体的完全控制，提出了一种控制目标分解的方法，将四足机器人躯体的控制目标分解到每条支撑腿的控制上。通过构建每条支撑腿的虚拟构件，并将虚拟构件产生的虚拟力转换为期望关节力矩，从而实现支撑腿的虚拟模型控制；实时规划摆动足的运动轨迹，利用虚拟构件连接摆动腿的足端与期望的摆动轨迹，实现摆动腿的虚拟模型控制。在设定四...
四足机器人结构柔顺化设计与性能评价
四足机器人 柔顺结构 动态运动 中枢模式发生器 Quadruped Robot Compliant Structure Dynamic Walking Central Pattern Generator
2014/6/20
针对刚性四足机器人动态行走时的躯体姿态不平稳和地面冲击力大等问题，通过借鉴哺乳类四足动物的躯体结构，提出了一种以局部被动自由度为特征的四足机器人柔顺化结构，即，在刚性四足机器人腿部末端添加由压簧约束的直线移动副构成弹性腿部，在腰部添加由扭簧约束的横滚、偏转两个方向的转动副，形成柔性腰部。采用中枢模式发生器(CPG)方法建立了四足机器人的轨迹控制模型，结合力学分析和样机试验确定柔顺结构各个弹性自由度...
基于遗传算法的四足机器人行走步态规划
步态规划 四足机器 RoboCup 遗传算法
2009/3/2
因RoboCup四腿组比赛所采用机器人的关节刚度较低，采用固定形状行走轨迹的步态规划方法所产生的实际步态和规划步态偏差较大。这种偏差限制了机器人行走速度的提高。为了提高机器人的行走速度，在原有步态规划方法的基础上，引入200组坐标描述任意形状的机器人行走轨迹，并用改进的遗传算法寻找最适合机器人行走的轨迹形状。实验结果表明：改进的行走轨迹规划方法经学习后的实际步态更有利于机器人的行走，在行走更加平稳...
基于圆弧模型的四足机器人步态规划
步态规划 逆运动学 RoboCup
2008/7/17
根据Aibo机器狗前腿的圆弧型结构建立了机器人腿部的二维实体模型，并通过两个直角三角形解算Aibo机器狗的逆运动学．在此模型的基础上进行前腿在地面滚动行走的同心圆步态规划，并通过机器学习得到了平稳、快速的行走步态参数．
四足机器人对角小跑起步姿态对稳定步行的影响
四足机器人 姿态 稳定步行
2008/7/14
对四足机器人对角小跑步态下绕支撑对角线的翻转力矩建立了力学模型，分析了该力矩对机器人运动姿态及稳定步行的不利影响，并提出了利用起步姿态来削弱翻转力矩不利影响的方法——三分法．