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仿袋鼠机器人跳跃运动步态的运动学 被引量：26
1
作者 葛文杰 沈允文 杨方 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期22-26,共5页
提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器... 提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器人在跳跃过程中的运动位姿及躯干质心的运动轨迹表达式,并利用雅可比矩阵建立了机器人躯干质心与关节之间的微分运动关系及速度分析方法。采用Matlab编程,结合实例对机器人进行了运动仿真运算,对结果进行了分析讨论,解释了袋鼠跳跃运动跃远度大而耗能低和运动稳健的运动机理。研究结果与录像观察和生物学实测研究结果相吻合,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。 展开更多
关键词 仿袋鼠机器人 跳跃机构 正运动学 步态分析
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仿袋鼠柔性跳跃机器人的驱动力特性研究 被引量：11
2
作者 葛文杰 沈允文 杨方 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期857-861,共5页
依据袋鼠生物体的运动结构和跳跃运动特点,利用扭转弹簧模拟其关节柔性和肌肉的储能作用,提出仿袋鼠柔性跳跃机器人的伪刚体机构模型。应用凯恩法建立仿袋鼠跳跃机器人的动力学方程。基于MATLAB6.5,结合实例对机器人的运动和驱动力特性... 依据袋鼠生物体的运动结构和跳跃运动特点,利用扭转弹簧模拟其关节柔性和肌肉的储能作用,提出仿袋鼠柔性跳跃机器人的伪刚体机构模型。应用凯恩法建立仿袋鼠跳跃机器人的动力学方程。基于MATLAB6.5,结合实例对机器人的运动和驱动力特性进行了仿真分析。分析结果表明:利用柔性机构可降低仿生跳跃机器人跳跃运动所需关节驱动力和能量消耗,同时也揭示了袋鼠跳跃运动快而耗能低的规律。 展开更多
关键词 仿生跳跃机器人 柔性跳跃机构 动力学 驱动力特性
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基于混合粒子群优化的仿袋鼠机器人站立平衡控制 被引量：3
3
作者 左国玉 王鑫鹏 刘旭 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1003-1008,共6页
为提高仿袋鼠机器人的站立平衡控制性能,基于混合粒子群算法对机器人的平衡控制进行了优化.首先,将在地面站立平衡时的仿袋鼠机器人简化成一个倒立摆模型,使用拉格朗日方法对机器人进行动力学建模.然后,基于机器人的动力学模型设计了线... 为提高仿袋鼠机器人的站立平衡控制性能,基于混合粒子群算法对机器人的平衡控制进行了优化.首先,将在地面站立平衡时的仿袋鼠机器人简化成一个倒立摆模型,使用拉格朗日方法对机器人进行动力学建模.然后,基于机器人的动力学模型设计了线性二次型控制器,并使用混合粒子群算法对线性二次型控制器的权重矩阵进行优化.最后,使用优化的线性二次型控制器对仿袋鼠机器人站立平衡控制进行了仿真实验.优化后的控制器的调节时间比优化前明显缩短,结果表明:基于混合粒子群算法优化的线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)控制器可以提高系统的稳定性和鲁棒性,能有效降低控制器参数的整定工作量. 展开更多
关键词 仿袋鼠机器人 混合粒子群算法 站立平衡 拉格朗日建模
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仿袋鼠机器人腾空阶段跳跃运动特性研究
4
作者 葛文杰 黄杰 杨方 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第21期2521-2524,共4页
针对袋鼠生物体结构及其腾空阶段的运动特点,提出了仿袋鼠跳跃机器人腾空阶段的运动特性分析方法。采用D-H法建立了仿袋鼠跳跃机器人腾空阶段的运动学分析模型,基于拉格朗日方法推导了其腾空阶段的动力学方程,最后利用MATLAB结合实例对... 针对袋鼠生物体结构及其腾空阶段的运动特点,提出了仿袋鼠跳跃机器人腾空阶段的运动特性分析方法。采用D-H法建立了仿袋鼠跳跃机器人腾空阶段的运动学分析模型,基于拉格朗日方法推导了其腾空阶段的动力学方程,最后利用MATLAB结合实例对此模型进行了仿真分析。结果表明,仿袋鼠跳跃机器人的髋关节和膝关节对于整个机器人的空中姿态调节有着决定性的作用。研究结果为仿袋鼠跳跃机器人的试验研究和驱动器的选择提供了理论参考。 展开更多
关键词 仿袋鼠跳跃机器人 运动学特性 动力学特性 仿生学
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仿袋鼠跳跃机器人着地阶段的动力特性研究 被引量：5
5
作者 詹望 葛文杰 《机械设计》 CSCD 北大核心 2007年第6期23-25,共3页
根据袋鼠的生理结构及运动特征,提出了仿袋鼠跳跃机器人的单腿模型,建立了相应机构在着地阶段的运动学和动力学方程。结合实例,用MATLAB计算了机器人在着地阶段关节力矩和地面作用力随时间变化的规律,并对其进行了分析和讨论。结果表明... 根据袋鼠的生理结构及运动特征,提出了仿袋鼠跳跃机器人的单腿模型,建立了相应机构在着地阶段的运动学和动力学方程。结合实例,用MATLAB计算了机器人在着地阶段关节力矩和地面作用力随时间变化的规律,并对其进行了分析和讨论。结果表明:踝关节的输入力矩是膝关节的2.5倍,是髋关节的6倍,因此踝关节的驱动力矩是整个机器人完成跳跃的决定因素之一。此动力学研究结果为仿袋鼠跳跃机器人的设计分析及跳跃运动的精确控制提供了理论基础。 展开更多
关键词 袋鼠 仿生学 跳跃机器人 单腿模型 动力学
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基于弹簧负载倒立摆模型的仿袋鼠机器人稳定跳跃控制 被引量：12
6
作者 左国玉 刘旭 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1151-1158,共8页
仿生跳跃机器人具备很强的越障和环境适应能力,但是由于机器人运动过程中较短的可控时间以及腾空阶段运动的不确定性,运动的稳定性对于仿生跳跃机器人至关重要.本文对仿袋鼠机器人跳跃运动过程中的稳定跳跃控制问题进行了研究.首先采用... 仿生跳跃机器人具备很强的越障和环境适应能力,但是由于机器人运动过程中较短的可控时间以及腾空阶段运动的不确定性,运动的稳定性对于仿生跳跃机器人至关重要.本文对仿袋鼠机器人跳跃运动过程中的稳定跳跃控制问题进行了研究.首先采用双质量弹簧负载倒立摆模型(spring-loaded inverted pendulum,SLIP)模型对袋鼠机器人的结构进行简化,建立了机器人系统的动力学模型,并对机器人的运动过程以及着地相与腾空相的切换条件进行了分析.然后采用解耦控制的思想,将SLIP模型的运动控制分解为水平速度控制和跳跃高度控制两个方面,分别通过控制着地角度实现对水平运动速度的控制,通过能量补偿实现对跳跃高度的控制.最后在ADAMS仿真环境中建立机器人模型并进行了机器人运动仿真实验.实验结果表明,本文提出的方法可以实现仿袋鼠机器人稳定的周期性跳跃运动. 展开更多
关键词 袋鼠机器人 运动稳定性 SLIP模型 解耦控制
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基于可变传动比齿轮-五杆机构的仿袋鼠跳跃机器人特性研究
7
作者 刘亦洋 葛文杰 +1 位作者 杨方 高利霞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第5期722-726,共5页
基于闭链齿轮-五杆机构,利用齿轮传动比对弹跳机构轨迹的影响作用,在弹簧储能相同的前提下,设计一种可以控制与调节跳高度和跳远度的仿袋鼠弹跳机器人。根据袋鼠各个结构的尺寸比例,结合单变量参数优化方法优选各个杆件的参数。根据虚... 基于闭链齿轮-五杆机构,利用齿轮传动比对弹跳机构轨迹的影响作用,在弹簧储能相同的前提下,设计一种可以控制与调节跳高度和跳远度的仿袋鼠弹跳机器人。根据袋鼠各个结构的尺寸比例,结合单变量参数优化方法优选各个杆件的参数。根据虚功原理计算机构的仿生弹跳力,并验证了其合理性。利用ADAMS进行计算与仿真分析,确定机构的可行性,并得出传动比与跳高度成反比,与跳远度成正比,表明传动比r对弹跳机构的跳高度和跳远是有影响的。 展开更多
关键词 仿袋鼠弹跳机器人 传动比 跳高度 跳远度
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仿袋鼠跳跃机器人运动和力传递性能研究 被引量：1
8
作者 陈安军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第7期971-975,980,共6页
在仿袋鼠机器人机构模型的基础上,建立了跳跃过程着地阶段的运动学方程;通过关节空间与操作空间速度的变换关系,定义仿袋鼠机器人跳跃运动速度和力方向可操作度;以速度和力方向可操作度为性能指标,度量仿袋鼠跳跃机器人在操作空间中的... 在仿袋鼠机器人机构模型的基础上,建立了跳跃过程着地阶段的运动学方程;通过关节空间与操作空间速度的变换关系,定义仿袋鼠机器人跳跃运动速度和力方向可操作度;以速度和力方向可操作度为性能指标,度量仿袋鼠跳跃机器人在操作空间中的运动和力传递性能,解释了袋鼠起跳瞬间小腿与地面垂直是为了保证有足够的运动和力传递的灵活性。 展开更多
关键词 仿袋鼠机器人 方向可操作度 速度传递性能 力传递性能
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