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水下高速仿生机器鱼的研究进展与分析
1
作者 邱玥 陈明茹 +5 位作者 王旭 黄永祥 余国栋 庄焱 王常宇 肖佳媚 《信息与控制》 北大核心 2026年第1期1-20,37,共21页
能实现高速运动的鱼类有许多与提高游泳性能有关的形态学适应特征,这对高速仿生机器鱼的研制具有重要借鉴意义。然而,在以往的研究中,对于鱼体形态效应的讨论较少。本文旨在分析高速游动鱼类的形态特征对仿生机器鱼设计的启发,探索提升... 能实现高速运动的鱼类有许多与提高游泳性能有关的形态学适应特征,这对高速仿生机器鱼的研制具有重要借鉴意义。然而,在以往的研究中,对于鱼体形态效应的讨论较少。本文旨在分析高速游动鱼类的形态特征对仿生机器鱼设计的启发,探索提升仿生机器鱼高速游动性能的关键因素。通过梳理典型鱼类游动模式及其关键形态学特征,归纳出典型高速游动鱼类在体型流线化、推进模式高效化方面的形态学特征。系统地总结了当前高速仿生机器鱼在流体动力学优化与运动过程控制方面的主要研究成果,评估了不同推进方式、机械结构与游动性能的关系。结果表明,目前多款高速仿生机器鱼的游速能达到1 m/s及以上,最高游动速度可达到3.7 m/s,且已应用于多种实际场景;但各高速模型机普遍在推进效率、机动性与能耗控制等方面存在优化空间。此外,本文分析了高速仿生机器鱼在设计和控制过程中面临的材料结构轻量化、自主决策控制与动力协调等关键技术难题,并针对性地提出了发展方向和应用展望,以为后续高速仿生机器鱼的研制和应用提供理论支持与技术参考。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 高速游动 推进方式 推进机理
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鳄鱼仿生机器人设计及其步态优化研究
2
作者 堵同锒 周祖鹏 《机械科学与技术》 北大核心 2026年第2期236-243,共8页
为了增强鳄鱼机器人适应多样化工作环境和任务需求的能力,分析鳄鱼的爬行步态和翻滚运动,设计了一种腿部的变胞结构,以实现鳄鱼仿生机器人的爬行和翻滚功能。首先采用霍普夫非线性振子的中央模式发生器运动控制网络模型,将输出的节律信... 为了增强鳄鱼机器人适应多样化工作环境和任务需求的能力,分析鳄鱼的爬行步态和翻滚运动,设计了一种腿部的变胞结构,以实现鳄鱼仿生机器人的爬行和翻滚功能。首先采用霍普夫非线性振子的中央模式发生器运动控制网络模型,将输出的节律信号映射为机器人腿部关节旋转角度。其次通过零力矩点原理对鳄鱼机器人的稳定性进行分析,提出了通过摆动尾部减小偏航角度的方法,优化其爬行步态。最后利用MATLAB和ADAMS进行仿真分析,结果表明本文设计的鳄鱼仿生机器人在不同步态下均具备稳定运动能力。 展开更多
关键词 变胞机构 仿生机器人 中央模式发生器 步态优化 稳定性分析
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仿生鱼游动的耦合水动力
3
作者 李亚茜 刘子洋 +4 位作者 刘业宝 吕毓华 王思琦 霍家腾 刘鹏 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
为探究鱼体与鳍的耦合水动力机制,本文建立三维仿鱼模型,采用分区域混合网格与动网格技术对鱼体游动进行数值模拟。结果表明,鱼体可提升尾鳍推力并降低功耗,背鳍进一步减小鱼体阻力;小波数利于高速推进,大波数适合高效巡航;尾鳍摆幅增... 为探究鱼体与鳍的耦合水动力机制,本文建立三维仿鱼模型,采用分区域混合网格与动网格技术对鱼体游动进行数值模拟。结果表明,鱼体可提升尾鳍推力并降低功耗,背鳍进一步减小鱼体阻力;小波数利于高速推进,大波数适合高效巡航;尾鳍摆幅增大可提升推力但功耗增加。该研究旨在为高效水下机器人设计提供控制策略支持。 展开更多
关键词 仿鱼机器人 摆动鳍 水动力性能 耦合机制 游动模式 尾涡结构 数值模拟 波动推进
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采用凸轮机构驱动的仿生弹跳机器人的设计
4
作者 刘小龙 郭彬 +1 位作者 王景瑞 熊子凌 《黑龙江科学》 2026年第4期48-51,共4页
随着机器人技术的发展,许多未知非结构环境要求机器人必须具有较强的地形适应能力、高效的运动模式和自主运动能力。但传统的轮式驱动机器人越障能力有限,因此迫切需要越障能力更强的仿生腿足式弹跳机器人。在分析仿生弹跳机器人研究现... 随着机器人技术的发展,许多未知非结构环境要求机器人必须具有较强的地形适应能力、高效的运动模式和自主运动能力。但传统的轮式驱动机器人越障能力有限,因此迫切需要越障能力更强的仿生腿足式弹跳机器人。在分析仿生弹跳机器人研究现状的基础上,对仿青蛙弹跳机器人进行了结构设计与分析。将弹跳机器人分为蓄力系统、传动系统、脚蹼系统三个部分,提出基于凸轮压缩弹簧蓄能、可伸缩杆协调前后肢运动的机器人总体方案。考虑前后肢蓄力、核心骨架、前后肢传动、凸轮顶点限位等问题,对机器人的关键结构进行设计,利用Solidworks软件完成各零件的三维建模和装配。通过对机器人在不同起跳姿态下的结构干涉检查,验证了机器人结构的合理性。 展开更多
关键词 仿生机器人 青蛙弹跳 结构设计 三维建模 SOLIDWORKS
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基于静密封仿生蒙皮的海洋探测机器海豚设计
5
作者 李佳兴 余江 +3 位作者 罗俊晔 苏伟豪 陈冠宏 柯定彬 《南方农机》 2026年第7期127-129,146,共4页
随着陆地资源的日益枯竭,海洋探测已成为重要的发展方向,而传统螺旋桨推进的水下机器人却伴随高扰动、低效率及动密封易渗漏等缺陷。面向海洋探测需求,研究团队设计了一种仿生机器海豚。该机器人仿照海豚尾鳍上下拍动的推进方式,融合密... 随着陆地资源的日益枯竭,海洋探测已成为重要的发展方向,而传统螺旋桨推进的水下机器人却伴随高扰动、低效率及动密封易渗漏等缺陷。面向海洋探测需求,研究团队设计了一种仿生机器海豚。该机器人仿照海豚尾鳍上下拍动的推进方式,融合密度调节、尾部驱动与胸鳍辅助三套仿生机构,同步提升了水下机动性与稳定性。针对密封可靠性问题,提出一种全包覆式硅胶仿生蒙皮结构,将多处的动密封转化为头部单点静密封,渗水风险大幅降低。同时,设计并采用3D打印模具,实现蒙皮快速成型与可靠性验证,兼顾制造效率与成本控制。实验结果表明,在机械零件装配上,该机器海豚的密封性能明显提升,为解决水下机器人动密封难题提供了可行的技术路线。 展开更多
关键词 海洋探测 仿生机器海豚 仿生蒙皮 静密封设计 3D打印模具
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基于六杆储能机构的仿生跳跃机器人
6
作者 钱泓泽 陈雷 +1 位作者 吴超越 刘征宇 《机械工程与自动化》 2026年第1期117-119,共3页
以黑斑蛙为仿生原型,针对其爆发力强、跳跃距离超体长10倍的生物特性,提出新型仿生跳跃机器人设计方案。通过对国内外跳跃机器人文献的查阅与研究,创新性地设计了一种六杆储能机构和一种高效锁定机构,同时为提高跳跃稳定性,采用应力分... 以黑斑蛙为仿生原型,针对其爆发力强、跳跃距离超体长10倍的生物特性,提出新型仿生跳跃机器人设计方案。通过对国内外跳跃机器人文献的查阅与研究,创新性地设计了一种六杆储能机构和一种高效锁定机构,同时为提高跳跃稳定性,采用应力分析对关键部件进行了拓扑优化。此外,创新地设计了一种绳索锁定释放机构,该机构能够在电机驱动和后腿的简易动作下实现触发释放,极大地降低了运动阻碍。详细阐述了机器人的结构设计,并对机器人的机械结构和跳跃性能进行了优化,为进一步的研究和应用奠定了基础。 展开更多
关键词 仿生青蛙 跳跃机器人 弹射装置 六杆机构
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四旋翼-六足双模态仿生机器人系统设计
7
作者 陈天琦 孙卉 张树 《机床与液压》 北大核心 2026年第3期11-18,共8页
为满足复杂地形下能源勘探与信息采集任务需求,突破传统单一模态机器人环境适应性不足的局限,提出一种新型四旋翼-六足双模态仿生机器人系统。该系统采用分层控制架构,结合高扭矩舵机与四旋翼构成复合驱动,并设计可折叠旋翼机臂结构,实... 为满足复杂地形下能源勘探与信息采集任务需求,突破传统单一模态机器人环境适应性不足的局限,提出一种新型四旋翼-六足双模态仿生机器人系统。该系统采用分层控制架构,结合高扭矩舵机与四旋翼构成复合驱动,并设计可折叠旋翼机臂结构,实现地面六足爬行与空中四旋翼飞行的自主模态转换。基于D-H模型的运动学分析建立多模态步态规划模型,开发适应不同地形特征的步态规划算法,并利用旋翼倾转机制实现起飞姿态自校正。物理样机实验证实:较普通六足机器人,所设计的双模态机器人体积减小37.5%,在斜坡等路段移动速度更快,舵机响应速度更快,且每百米行进偏差更小;普通六足机器人的最大跨越高度一般为12~18 cm,而该系统通过双模态协同机制,既可在地面跨越18 cm障碍物,又能借助飞行模态实现500 m空域作业,兼具地面精细信息采集与全域态势感知能力,极大地提升了系统的灵活性。该机器人能有效完成崎岖地形移动、狭缝穿越等典型场景任务,在模态转换效率与环境适应能力方面展现出显著优势,验证了双模态设计在复杂环境作业中的工程应用价值。 展开更多
关键词 仿生机器人 双模态 步态规划 可折叠旋翼机臂 姿态自校正
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刚柔软复合型仿鳗鱼机器人设计及数值模拟分析
8
作者 张金荣 张禹 +2 位作者 赵文川 王宁 彭龄慧 《机械工程师》 2026年第1期50-54,59,共6页
为了能够达到灵活性更好、柔顺性更高的推进效果,以鳗鱼为研究对象,根据鳗鱼游动机理,采用刚性和柔性相结合的设计方法,设计复合型仿鳗鱼机器人结构,能够实现仿鳗鱼身体波动。根据CFD数值模拟算法,并利用动网格技术对仿鳗鱼机器人的自... 为了能够达到灵活性更好、柔顺性更高的推进效果,以鳗鱼为研究对象,根据鳗鱼游动机理,采用刚性和柔性相结合的设计方法,设计复合型仿鳗鱼机器人结构,能够实现仿鳗鱼身体波动。根据CFD数值模拟算法,并利用动网格技术对仿鳗鱼机器人的自主游动行为进行仿真模拟,揭示鳗鱼的推进机理。根据仿真结果得出仿鳗鱼机器人的摆动可产生周期性推进力,并计算得出水动力系数的变化,结果满足水下运动的要求。通过设置不同的来流角度,观察来流参数对流场的影响,并确定当来流角度与游动角度成90°时所受阻力最小。研究结果能够为仿鳗鱼机器人的优化设计和控制策略提供理论参考。 展开更多
关键词 鳗鱼机器人 刚柔软 运动仿生 动网格
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向日葵采摘机器人末端执行器的优化设计与仿真分析
9
作者 马振 梁鹏宇 +3 位作者 王斌 李菊霞 邱述金 李利峰 《农业技术与装备》 2026年第1期17-20,24,共5页
针对传统末端执行器效率低、果实损伤率高、机构机械寿命短等问题,设计了一款基于仿生学三指操作手的向日葵采摘机器人末端执行器。通过分析机器人操作臂运动规律,构建抓持系统数学模型,利用SolidWorks进行三维建模与装配,并用Workbenc... 针对传统末端执行器效率低、果实损伤率高、机构机械寿命短等问题,设计了一款基于仿生学三指操作手的向日葵采摘机器人末端执行器。通过分析机器人操作臂运动规律,构建抓持系统数学模型,利用SolidWorks进行三维建模与装配,并用Workbench进行仿真分析。结果表明,包络抓取时静态力学模型所得夹紧状态下的手指受力数值为20~30 N,峰值50 N,所设计的夹持式末端执行器在仿真过程中所受最大应力为20.805 MPa、最大应变为0.033 mm,碳素钢材料优于合金钢。该设计具有成本低、效率高、机构损伤小等优点,为向日葵采摘机器人末端执行器的进一步发展提供了技术支持。 展开更多
关键词 向日葵采摘机器人 末端执行器 优化设计 仿生学 静力学仿真
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基于ESP8266的四足仿生机器人设计
10
作者 聂境言 尹章轩 +2 位作者 姚梓毅 潘富康 褚颜魁 《仪表技术》 2026年第1期46-49,共4页
设计并实现了一款基于ESP8266微控制器的低成本、小型化四足仿生机器人。系统采用模块化架构,集成主控、舵机驱动、电源及机械结构等模块。以ESP8266为核心,负责运动控制、传感器融合及Wi-Fi无线通信,实现与上位机的指令交互与数据反馈... 设计并实现了一款基于ESP8266微控制器的低成本、小型化四足仿生机器人。系统采用模块化架构,集成主控、舵机驱动、电源及机械结构等模块。以ESP8266为核心,负责运动控制、传感器融合及Wi-Fi无线通信,实现与上位机的指令交互与数据反馈。针对运动控制关键问题,提出了一种基于三角步态的步态规划算法,并通过仿真与实验验证了其有效性。测试结果表明,该机器人能够稳定完成行走、转向及避障等基本功能。进一步探讨了姿态自适应调整、环境感知与路径规划等进阶功能的实现方案,以期为后续研究提供方向。 展开更多
关键词 四足机器人 仿生机器人 三角步态 单片机 Wi-Fi控制
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基于智能座舱安全测试的仿生机器人系统研究
11
作者 张路 漆奇 王丽丽 《中国汽车(中英文对照)》 2026年第1期55-59,共5页
随着智能座舱向多模态融合交互快速发展,其在提升驾乘体验的同时,也引入了诸如屏幕眩光与蓝光辐射、触控交互分心、座舱内异味等多源新型安全风险。传统测试方法难以全面、客观地量化评估这些风险。本研究旨在开发仿生机器人并应用于测... 随着智能座舱向多模态融合交互快速发展,其在提升驾乘体验的同时,也引入了诸如屏幕眩光与蓝光辐射、触控交互分心、座舱内异味等多源新型安全风险。传统测试方法难以全面、客观地量化评估这些风险。本研究旨在开发仿生机器人并应用于测试系统,以解决智能座舱人机交互(HMI)的安全测评难题。针对智能座舱的交互安全测试,开发了多种传感器,并应用于仿生机器人上,可以实现智能座舱交互测试高精度与仿生化。 展开更多
关键词 智能座舱 仿生机器人 交互安全
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一种仿生琵琶鱼水下物质探测采集机器人的概念设计
12
作者 陈泽瀚 周政勋 +3 位作者 张舒天 郭思行 郑宇星 张大朋 《海洋工程装备与技术》 2026年第1期1-9,共9页
针对目前传统水下机器人在海洋资源调查中推进效率低、地形适应性差、样本分析精度不足等问题,本文提出了一种基于琵琶鱼生物形态的仿生水下机器人设计方案,融合等离子超导磁流体推进、多物理场探测与仿生结构设计,为海洋水下研究提供... 针对目前传统水下机器人在海洋资源调查中推进效率低、地形适应性差、样本分析精度不足等问题,本文提出了一种基于琵琶鱼生物形态的仿生水下机器人设计方案,融合等离子超导磁流体推进、多物理场探测与仿生结构设计,为海洋水下研究提供技术参考。 展开更多
关键词 仿生水下琵琶鱼机器人 水下探测 磁流体推进
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基于猫眼仿生视觉的护理机器人低光环境导航与夜视优化研究
13
作者 俞思涵 王旭 《科学技术创新》 2026年第5期196-199,共4页
本文提出一种基于猫眼仿生视觉的护理机器人导航系统,通过模拟猫眼视网膜的生理机制,创新性地设计了分层式感光元件和自适应光学结构,结合生物启发的图像处理算法,显著提升了机器人在低光环境下的视觉性能。研究构建了多模态传感器融合... 本文提出一种基于猫眼仿生视觉的护理机器人导航系统,通过模拟猫眼视网膜的生理机制,创新性地设计了分层式感光元件和自适应光学结构,结合生物启发的图像处理算法,显著提升了机器人在低光环境下的视觉性能。研究构建了多模态传感器融合框架,开发了基于生物力学特征的跌倒识别方法,实现了在弱光条件下对老年人活动的精准监测。实验验证了该系统在临床环境中的有效性,为护理机器人夜间监护提供了可靠的技术方案。研究成果为医疗机器人感知系统的仿生设计提供了新思路,具有重要的临床应用价值。 展开更多
关键词 护理机器人 仿生视觉 低光环境 夜视优化 跌倒监测
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基于有限元分析和人手生理结构的工业机器人机械手爪结构设计研究
14
作者 黄颖 李琼 +2 位作者 张卫亮 陈艳 张博文 《自动化与仪器仪表》 2026年第1期101-104,109,共5页
随着工业自动化快速发展,社会对工业机器人机械手爪性能要求不断提高。为满足复杂工业场景多样化抓取需求,研究通过模仿人手的骨骼、肌肉和关节协同工作机制,设计了一种新型工业机器人机械手爪,并运用有限元分析法对其进行分析。实验结... 随着工业自动化快速发展,社会对工业机器人机械手爪性能要求不断提高。为满足复杂工业场景多样化抓取需求,研究通过模仿人手的骨骼、肌肉和关节协同工作机制,设计了一种新型工业机器人机械手爪,并运用有限元分析法对其进行分析。实验结果表明,该机械手爪在0 N~5 N抓取载荷范围内,各指节及基座法兰的最大等效应力与载荷呈线性正相关,应力分布合理,位移精度满足设计要求,仿生硅橡胶指腹的干摩擦系数达0.80,抓取成功率达到98%。可见,该机械手爪具有良好的力学性能、可靠性和抓取稳定性,可有效提升工业机器人的抓取能力。研究所提方法为工业机器人机械手爪设计提供了新思路,对推动工业自动化发展具有重要意义。 展开更多
关键词 工业机器人 机械手爪 有限元分析 硅橡胶 仿生设计
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基于MPC的仿生尺蠖机器人运动控制 被引量：2
15
作者 杜巧玲 薛成泽 郑伟 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期124-129,共6页
【目的】随着科技的日新月异,人们的生活环境也在发生着巨大的变化。工业化的聚集以及人口密度的增加促使建筑不断向上增高或向下延伸,出现了很多人们不方便到达或是无法到达的地方,但这些地方机器人却可以到达。目前机器人最热门的研... 【目的】随着科技的日新月异,人们的生活环境也在发生着巨大的变化。工业化的聚集以及人口密度的增加促使建筑不断向上增高或向下延伸,出现了很多人们不方便到达或是无法到达的地方,但这些地方机器人却可以到达。目前机器人最热门的研究方向之一是非常规结构机器人,通过精简自身的冗余结构以及体积,增加对应的功能结构,使机器人可以在不适宜人们工作的地方代替人们进行相应的工作。【方法】研制了一款适合攀爬的仿尺蠖机器人。针对优化尺蠖机器人在运动过程中的步态问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的仿生吸盘式尺蠖机器人运动控制方法。根据章鱼的吸盘结构设计了仿章鱼负压式吸盘以及吸盘控制模型,利用气压传感器反馈的数据实现闭环控制;基于MPC仿生吸盘控制器提出了基于模型预测仿生吸盘控制的仿尺蠖机器人运动步态。【结果】机器人仿真实验和测试结果表明,基于MPC仿生吸盘控制器(MPC-BSC)在吸盘气压优化上相较PID控制有明显优势,MPC-BSC仿尺蠖机器人可以在水平和竖直的瓷砖平面完成“Ω”型运动步态。本文的主要研究结果如下:设计了仿章鱼负压式吸盘,并提出了吸盘控制模型。在负压控制下,可以调整吸盘的吸附压力以满足躯干结构运动对吸附力的需求。提出了基于MPC的仿生吸盘控制算法,该算法通过调节真空泵流速进而实现对吸盘吸附力的调节。设计了仿生吸盘式尺蠖机器人,其躯干结构安装了4个纵向伺服电机和2个横向伺服电机,可以实现“Ω”型运动步态和转向步态。提出了MPC-BSC的运动步态规划,实现“Ω”型运动步态和转向步态。实验测试了仿生吸盘的性能,验证边缘结构对仿生吸盘吸附力的作用。【结论】通过仿真实验测试了基于MPC的仿生吸盘控制算法的可行性,实验验证了仿尺蠖机器人可以在不同倾角、不同材质的平面上实现“Ω”型步态和转向步态。本文研制的仿生吸盘结构为机器人的吸附功能拓展了应用场景,降低了吸附功能的复杂性;提出的“Ω”型运动步态对异形机器人的运动具有很好的参考价值,使其能够在复杂地形下进行简单高效的运动。 展开更多
关键词 仿生吸盘 仿生尺蠖 机器人 运动规划 机械设计 电机控制 嵌入式系统 姿态控制
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基于柔性传感器的仿生机械手控制综合实验设计 被引量：3
16
作者 杨云 张潇洋 +2 位作者 蔡婷婷 张宏伟 李辉 《机电工程技术》 2025年第9期110-114,137,共6页
针对传统机电一体化实验教学中存在的前沿技术转化滞后、学生复杂工程问题解决能力薄弱等问题,通过将柔性摩擦电传感器、仿生机械手控制系统等最新研究成果引入机电一体化系统课程实践环节,构建了“基于柔性传感器的仿生机械手控制”综... 针对传统机电一体化实验教学中存在的前沿技术转化滞后、学生复杂工程问题解决能力薄弱等问题,通过将柔性摩擦电传感器、仿生机械手控制系统等最新研究成果引入机电一体化系统课程实践环节,构建了“基于柔性传感器的仿生机械手控制”综合性实验项目。该项目具有“传感器制备-电路开发-系统集成-测试优化”四阶式框架。采用熔融层积型3D打印技术制备了柔性拱形摩擦电传感器。集成Arduino微控制器、HC-08蓝牙通信模块、LM2596电源模块、锂电池搭建摩擦电传感器信号采集与传输单元。结合有限脉冲响应滤波器和脉冲宽度调制算法实现电压-角度转换,完成手势识别手套与机械手的系统集成。实验测试表明,柔性传感器在手指弯曲20°、80°、120°时分别输出0.6、1.2、2.25 V特征电压,系统响应时间为1.25 ms,50 m通信距离下机械手动作执行正确率达100%。结合O-PIRTAS教学模式实现科研与实践教学环节有机融合,为培养学生创新思维、综合实践能力与解决复杂工程问题的能力提供了新的实施范例。 展开更多
关键词 柔性传感器 仿生机械手 同步控制 综合实验 O-PIRTAS
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基于蝠鲼优化算法的机器人运动学参数辨识方法
17
作者 潘海鸿 蒙成琦 +1 位作者 蔡玉康 陈琳 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第12期130-134,共5页
为提高六轴机器人定位精度,对蝠鲼优化算法(MROA)进行优化使其适用于机器人的运动学参数误差辨识。首先,使用修正D-H(MD-H)法推导机器人误差模型,将25个参数中的冗余参数去除并降维成10参数模型,以提高算法的参数误差辨识速度。其次,将... 为提高六轴机器人定位精度,对蝠鲼优化算法(MROA)进行优化使其适用于机器人的运动学参数误差辨识。首先,使用修正D-H(MD-H)法推导机器人误差模型,将25个参数中的冗余参数去除并降维成10参数模型,以提高算法的参数误差辨识速度。其次,将机器人运动学参数辨识转化为非线性优化问题,使用自校正参数控制策略和最适者生存策略对原有MROA进行改进,以提高算法对运动学参数误差的辨识精度。最后使用MROA与最小二乘法进行几何参数误差辨识补偿实验和绝对定位精度测试实验。实验结果为:通过激光跟踪仪测量补偿前机器人定位误差为5.928 7 mm;经最小二乘法辨识补偿后,机器人定位误差为0.287 6 mm;经MROA辨识补偿后,机器人定位误差为0.148 1 mm,误差显著下降,而且使用MROA辨识补偿比最小二乘法辨识补偿机器人的位置准确度高44.31%,说明提出方法的有效性。 展开更多
关键词 机器人 仿生算法 定位精度 误差补偿
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扑翼飞行器的变幅飞行策略的设计与实现
18
作者 张良 何修宇 +1 位作者 王者奇 贺威 《机器人》 北大核心 2025年第1期76-84,共9页
自然界的鸟类在面对不断变化的气流条件时,会主动调整翅膀的扑动幅度来提升飞行效率。本文模仿这一行为(变幅飞行)设计了扑翼飞行器,并提出了一种基于电机闭环控制的变幅飞行策略。首先考虑电机的动力学模型以及翅膀运动的动态特性,建... 自然界的鸟类在面对不断变化的气流条件时,会主动调整翅膀的扑动幅度来提升飞行效率。本文模仿这一行为(变幅飞行)设计了扑翼飞行器,并提出了一种基于电机闭环控制的变幅飞行策略。首先考虑电机的动力学模型以及翅膀运动的动态特性,建立翅膀扑动角度的闭环模型,设计控制器实现对翅膀扑动角度的精确控制。在此基础上,设计了包含滑翔飞行功能的变幅飞行策略,并通过数值仿真验证了策略的有效性。给出了一种适用于多种中大型扑翼飞行机器人的解决方案实现变幅飞行策略的实际应用,该方案以仿猎鹰扑翼飞行器作为基础平台,添加了采集翅膀扑动角度的传感器以及用于运行变幅飞行控制算法的Falcon 2.0飞控板。改进后平台总质量增加不到30 g。地面实验结果显示,翅膀可以在0.2 s内达到滑翔指定角度,也可以进行扑频在1~4 Hz的变幅飞行;地面转台实验表明该策略可以进一步提升气流利用效率,升力较传统周期扑动方式提升了14.7%。飞行试验表明,飞行器能够在0.5 s内实现稳定滑翔,也可进行频率2~3 Hz的变幅飞行,充分验证了所提出的变幅飞行策略的有效性。本文设计的变幅飞行策略提升了扑翼飞行器翅膀扑动的自由度,为扑翼飞行器的性能优化和实际应用提供了有效的解决方案。 展开更多
关键词 仿生扑翼飞行器 滑翔飞行 变幅飞行 电机控制
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多向弯曲气体检测软体机器人设计 被引量：2
19
作者 关峰 赵鲁宁 +2 位作者 黄成杰 熊佳伟 刘春宝 《液压与气动》 北大核心 2025年第1期132-138,共7页
提出了一种基于仿生设计的软体气动驱动器,模仿象鼻的肌肉纤维结构,由柔性折叠结构、气动人工肌肉和刚性连接组成。该驱动器在两种驱动模式下可实现8个方向的弯曲,具有高弯曲刚度和灵活性。实验表明,当工作压力为120 kPa时,驱动器可在1 ... 提出了一种基于仿生设计的软体气动驱动器,模仿象鼻的肌肉纤维结构,由柔性折叠结构、气动人工肌肉和刚性连接组成。该驱动器在两种驱动模式下可实现8个方向的弯曲,具有高弯曲刚度和灵活性。实验表明,当工作压力为120 kPa时,驱动器可在1 s内产生42°的弯曲变形。建立了气动人工肌肉和柔性折叠结构的弯曲变形数学模型,并通过实验验证了驱动器的性能。将此驱动器应用于气体检测机器人,并设计了仿生检测鼻腔。瞬态响应模式下,检测有害气体的响应时间缩短为原始传感器的31.7%及静态仿生结构的19.1%。实验表明,该机器人在乙醇和水的区分中表现出色,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 仿生软体驱动器 多方向弯曲 气体检测机器人 瞬态响应
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仿昆虫爬行机理的六足机器人步态控制研究
20
作者 李世其 周书香 +1 位作者 付乐群 郑旋烨 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第5期166-176,共11页
针对六足机器人运动控制中存在的结构复杂和作业效率较低的问题,设计了一种仿六足昆虫爬行机理的步态模型,并对其静态和动态稳定性进行了评估;进一步采用基于Hopf振荡器的中枢模式发生器(CPG)网络,实现了模型的内耦合、外反馈闭环控制策... 针对六足机器人运动控制中存在的结构复杂和作业效率较低的问题,设计了一种仿六足昆虫爬行机理的步态模型,并对其静态和动态稳定性进行了评估;进一步采用基于Hopf振荡器的中枢模式发生器(CPG)网络,实现了模型的内耦合、外反馈闭环控制策略;最后通过仿真和样机双重测试,验证了所提控制策略的有效性。实验表明,机器人在平地上的理论质心波动仅为10-4 m级,其在斜坡、台阶、沟壑的越障极限分别为38°、210 mm、300 mm,另在其他非结构化地形中也表现出优秀的适应性和通过性。 展开更多
关键词 六足机器人 仿生学 Hopf振荡器 中枢模式发生器 步态控制模型 闭环控制
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