仿昆虫爬行机理的六足机器人步态控制研究

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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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腿臂融合六足机器人仿生设计及分析 被引量：2

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作者 郑羿 饶思贤 高佳篷 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期545-559,共15页

设计一种新型的腿臂融合仿生六足机器人,首先确定最优的机器人本体构型,从步长、步态以及转弯灵活性方面对两种本体构型进行对比;然后对机器人的不同肢体进行仿生设计。对于腿分支,根据仿生学原理确定了最优的关节转角范围、髋节长度以... 设计一种新型的腿臂融合仿生六足机器人,首先确定最优的机器人本体构型,从步长、步态以及转弯灵活性方面对两种本体构型进行对比;然后对机器人的不同肢体进行仿生设计。对于腿分支,根据仿生学原理确定了最优的关节转角范围、髋节长度以及大小腿节的长度比例,并从工作空间、速度椭圆和力椭圆3个方面评估六足机器人类昆虫式构型和类哺乳动物式构型的运动能力和承载能力,对于腿臂分支,参照人类手臂的关节布局,利用腿臂融合机制设计一种具有五自由度的腿臂分支,可实现腿/臂功能之间的灵活切换;在此基础上,将两者均布在圆周本体上组成了六足机器人的整体构型,最后设计机器人的整体系统,并利用研制的物理样机对机器人的步行功能、操作功能进行实验验证。研究结果表明:该仿生机器人相比于一般的六足机器人具有最优的腿分支拓扑结构,可以根据目标任务不同选择类昆虫构型或者类哺乳动物构型,并且由于类人手臂腿臂融合分支的存在,其不仅可以实现基本的步行功能,而且可实现一定的操作功能,同时完成这两种功能之间的灵活切换。 展开更多

关键词 腿臂融合 六足机器人 仿生设计 步态规划 单腿臂操作

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基于融合步态的仿生六足机器人自适应运动控制方法

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作者 门庭锋 曹乐 +1 位作者 徐浩洋 许诗文 《中国医学物理学杂志》 2025年第10期1374-1383,共10页

基于仿生学原理,借鉴捕鸟蛛肢体构造及其行为特征,开展针对仿生六足机器人自适应运动控制方法研究。首先,基于Denavit-Hartenberg参数法结合机械参数构建机器人单腿仿生运动学模型,推导其正逆运动学表达式,并通过复合摆线轨迹规划,实现... 基于仿生学原理,借鉴捕鸟蛛肢体构造及其行为特征,开展针对仿生六足机器人自适应运动控制方法研究。首先,基于Denavit-Hartenberg参数法结合机械参数构建机器人单腿仿生运动学模型,推导其正逆运动学表达式,并通过复合摆线轨迹规划,实现六足机器人的三角步态;然后,基于生物触觉与生物前庭平衡机制,采用力传感器与惯性测量单元获取六足机器人力控和姿态信息并做融合处理,感知环境变化实时控制机器人的行动轨迹,提出基于融合步态的六足机器人运动控制模型,提高机器人对环境的感知与适应能力,最后搭建半实物仿真实验平台验证其有效性与可靠性。实验结果表明该模型能显著提升机器人在复杂崎岖地形中的运动平稳性和通过效率,为仿生自适应控制方法在多足机器人领域的应用提供有力支撑。 展开更多

关键词 六足机器人 仿生学 机器人运动学 融合步态 运动仿真

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基于摩洛哥跳蛛运动模式的仿生机器人研发

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作者 芮熙成 李晋先 嵇晔 《机械工程师》 2025年第5期107-113,共7页

基于摩洛哥后翻蜘蛛特殊的爬行和侧翻结合的运动模式,对摩洛哥后翻蜘蛛的运动模式和身体结构进行了系统的研究,提供基于Arduino平台的仿生机器人设计方案,赋予其现代化的功能并运用到生活或一些特殊场景中。

关键词 六足机器人 仿生学 ARDUINO 可变形结构 特殊运动模式

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仿生六足折纸机器人结构设计与运动分析 被引量：1

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作者 曹东兴 贾艳超 +1 位作者 郭翔鹰 毛佳佳 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1543-1555,共13页

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下... 针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下,该机器人单足具有2个自由度,此时将机器人腿部顶点等效为关节,轴线折痕等效为连杆,建立机器人腿部的平面连杆等效模型,并以折面夹角为运动变量,通过仿真计算得出机器人足端的理论运动范围.利用楔形面板技术对折面增厚并避免相邻折面发生物理干涉,建模得到折纸仿螃蟹六足机器人的三维模型.基于平面连杆的等效模型,分析折面夹角与足端运动之间的联系,设计确定机器人的足端运动轨迹与运动步态.利用3D打印技术设计并制作折纸仿生六足机器人试验样机,基于STM32单片机控制实现了机器人三横向角步态运动.结果表明,该折纸仿生机器人可以实现平面构型到仿螃蟹构型的转换,在6条腿的协同运动下,机器人可以平稳地左右横向移动. 展开更多

关键词 六足机器人 仿生 六折痕折纸 三浦折纸 运动分析

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仿生六足机器人的运动分析及步态仿真 被引量：1

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作者 贾亮 赵小溪 +1 位作者 叶长龙 徐宏宇 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第7期351-355,共5页

为了增强机器人在各种环境下的灵活性,设计了一种仿生六足机器人。利用Creo2.0软件设计仿生六足机器人的三维模型,并将三维模型导入ADAMS软件中建立仿真模型。通过ADAMS软件对仿生六足机器人进行直行步态仿真分析和转弯步态仿真分析,结... 为了增强机器人在各种环境下的灵活性,设计了一种仿生六足机器人。利用Creo2.0软件设计仿生六足机器人的三维模型,并将三维模型导入ADAMS软件中建立仿真模型。通过ADAMS软件对仿生六足机器人进行直行步态仿真分析和转弯步态仿真分析,结果证实了仿生六足机器人的运动状态稳定,验证了仿生六足机器人的结构合理性和设计的正确性及有效性。同时,为实现仿生六足机器人的制作与开发提供了理论基础,也为实现仿生六足机器人的精确控制创造了条件。 展开更多

关键词 仿生六足机器人 ADAMS 步态仿真

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仿生六足机器人虚拟模型控制

7

作者 薛文超 胡立坤 《计算机与数字工程》 2024年第1期271-276,共6页

论文针对仿生六足机器人运动问题,提出了一种基于虚拟模型控制(Virtual Model Control,VMC)的简单直观的运动控制方法。在VMC框架中,一系列虚拟原件安装在机器人关节上,以产生相应的虚拟力。将机器人腿的运动模式分为站立相和摆动相两... 论文针对仿生六足机器人运动问题,提出了一种基于虚拟模型控制(Virtual Model Control,VMC)的简单直观的运动控制方法。在VMC框架中,一系列虚拟原件安装在机器人关节上,以产生相应的虚拟力。将机器人腿的运动模式分为站立相和摆动相两个阶段。站立相中,VMC被用于控制机器人躯干姿态,包括躯干高度和欧拉角;摆动相中,VMC为摆动腿提供控制,使其遵循期望的轨迹。通过状态机实现机器人腿状态切换和运动配合。仿真结果表明,设计的控制器可以实现六足机器人三角步态稳定行走。 展开更多

关键词 仿生六足机器人 虚拟模型控制 站立相 摆动相 三角步态

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基于改进SLAM算法的六足机器人运动轨迹规划

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作者 张锦贤 刘志雄 +1 位作者 谢新就 刘绍平 《计算机测量与控制》 2024年第8期304-310,共7页

针对现有控制算法存在的轨迹控制偏差大和避碰能力差等问题,对六足机器人控制过程进行了研究,并提出一种基于改进SLAM算法的控制方案;对D-H模型进行了研究,分析了六足机器人的空间运动过程,采用高清摄像采集作业现场的图像同时实现高清... 针对现有控制算法存在的轨迹控制偏差大和避碰能力差等问题,对六足机器人控制过程进行了研究,并提出一种基于改进SLAM算法的控制方案;对D-H模型进行了研究,分析了六足机器人的空间运动过程,采用高清摄像采集作业现场的图像同时实现高清摄像头的坐标转换,利用IMU单元提升SLAM算法模型的稳定性并进行误差与参数的标定,基于局部二值化模型提取现场图像的特征;在图像特征集训练中采用了CNN网络模型提升SLAM算法模型的数据训练能力,并根据与现场环境交互后最大折扣奖励值,提升机器人步态稳定性和局部区域的避碰效果;实验结果显示:改进SLAM算法实现了机器人全局范围内的轨迹路径寻优,路径耗时仅为35.4 s,在10次避碰测试中与障碍发生碰撞的次数为1次,优于其他避碰控制算法。 展开更多

关键词 仿生六足机器人 避碰 局部二值化 最大折扣奖励值

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六足移动式微型仿生机器人的研究 被引量：18

9

作者 徐小云 颜国正 +3 位作者 丁国清 刘华 付轩 吴岩 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期427-431,共5页

本文描述了一种微型六足仿生机器人的结构与控制 ,分析了这种微型六足仿生机器人的移动原理 .该机器人基于仿生学原理 ,结构独特、简单、新颖 ,能方便地实现前进和后退 ,其样机外形尺寸为 :长 30 mm ,宽4 0 mm ,高 2 0 mm ,重 6 .3g.并... 本文描述了一种微型六足仿生机器人的结构与控制 ,分析了这种微型六足仿生机器人的移动原理 .该机器人基于仿生学原理 ,结构独特、简单、新颖 ,能方便地实现前进和后退 ,其样机外形尺寸为 :长 30 mm ,宽4 0 mm ,高 2 0 mm ,重 6 .3g.并对该样机进行了实验 ,实验结果表明该机器人具有较好的机动性 . 展开更多

关键词 六足移动式微型仿生机器人 六足机器人 仿生机器人 连杆曲线图谱 步态 步行速度控制 驱动电路 锁存器

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微型六足仿生机器人及其三角步态的研究 被引量：51

10

作者 徐小云 颜国正 丁国清 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第4期392-396,共5页

基于仿生学原理 ,在分析六足昆虫运动机理的基础上 ,采用平面四连杆机构、蜗轮蜗杆减速机构、皮带传动机构、微型直流电机驱动和PC机控制方案 ,研制成一种新型“微型六足仿生机器人” ,其样机外形尺寸为 :长 30mm ,宽 4 0mm ,高 2 0mm ,... 基于仿生学原理 ,在分析六足昆虫运动机理的基础上 ,采用平面四连杆机构、蜗轮蜗杆减速机构、皮带传动机构、微型直流电机驱动和PC机控制方案 ,研制成一种新型“微型六足仿生机器人” ,其样机外形尺寸为 :长 30mm ,宽 4 0mm ,高 2 0mm ,重 6 .3g。讨论了该机器人的运动步态并分析了其运动稳定性 。 展开更多

关键词 六足机器人 仿生机器人 连杆曲线图谱 三角步态

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六足微型仿生机器人及其控制系统的研究 被引量：11

11

作者 徐小云 颜国正 +1 位作者 丁国清 刘华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第11期81-83,共3页

介绍了一种微型六足仿生机器人的结构与控制系统，分析了这种微型六足仿生机器人的移动原理，阐述了如何通过计算机来控制微型六足仿生机器人的运动，该机器人基于仿生学原理，结构独特、简单、新颖，能方便地实现前进和后退，其样机外... 介绍了一种微型六足仿生机器人的结构与控制系统，分析了这种微型六足仿生机器人的移动原理，阐述了如何通过计算机来控制微型六足仿生机器人的运动，该机器人基于仿生学原理，结构独特、简单、新颖，能方便地实现前进和后退，其样机外形尺寸为：长30mm，宽40mm，高20mm，重6.3克。并对该样机进行了实验，实验结果表明该机器人具有较好的机动性。 展开更多

关键词 六足微型仿生机器人 控制系统 控制界面 移动机器人

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六足机器人关键技术综述 被引量：60

12

作者 李满宏 张明路 +1 位作者 张建华 张小俊 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第10期1-8,共8页

六足机器人具有丰富的步态和冗余的肢体结构,凭借其离散式的地面支撑和对障碍、沟渠等复杂特殊地形及不可预知环境的极强适应性,具有广泛的应用前景。作为一个新兴的研究领域,国内外对六足机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术... 六足机器人具有丰富的步态和冗余的肢体结构,凭借其离散式的地面支撑和对障碍、沟渠等复杂特殊地形及不可预知环境的极强适应性,具有广泛的应用前景。作为一个新兴的研究领域,国内外对六足机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术可借鉴,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结,以促进六足机器人的进一步发展。文中简要介绍了国内外六足机器人的研究现状,详细探讨了制约六足机器人研发的仿生结构设计、步态规划和多足协调控制等关键技术问题,并对六足机器人未来发展趋势进行了构想和展望。 展开更多

关键词 六足机器人 仿生结构 步态规划 协调控制

原文传递

六足仿生机器人机构与控制系统设计 被引量：22

13

作者 朱国杰 田文凯 +2 位作者 吕承哲 褚林银 王斌锐 《测控技术》 CSCD 2017年第1期55-58,共4页

由于六足仿生机器人的足数较多,控制其稳定行走较为复杂,针对控制六足机器人稳定行走的要求,该六足机器人的腿部是参照蚂蚁的腿部结构进行设计,并对其进行建模分析。整个系统在硬件上选取了Arduino、无线模块、显示模块、舵机控制板等;... 由于六足仿生机器人的足数较多,控制其稳定行走较为复杂,针对控制六足机器人稳定行走的要求,该六足机器人的腿部是参照蚂蚁的腿部结构进行设计,并对其进行建模分析。整个系统在硬件上选取了Arduino、无线模块、显示模块、舵机控制板等;软件上选用Qt Creator在上位机上编程,用于远程遥控六足机器人及观察其行走状态变化;在步态控制上采用了三角步态控制算法。通过设计机械结构、建模分析以及硬件、软件和算法的结合,实现了六足仿生机器人的稳定行走。 展开更多

关键词 六足仿生机器人 上位机 下位机 三角步态

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新型微型六足机器人的运动原理及控制程序 被引量：8

14

作者 张涛 颜国正 刘华 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第23期241-243,246,共4页

介绍了一种微型六足机器人的新结构,该结构将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来,论述了这种新型结构的运动结合原理以及基于IO板的机器人控制系统VB软件编程,分析了机器人的运动稳定性和灵活性,给出了实验结果和分析。成功制作了... 介绍了一种微型六足机器人的新结构,该结构将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来,论述了这种新型结构的运动结合原理以及基于IO板的机器人控制系统VB软件编程,分析了机器人的运动稳定性和灵活性,给出了实验结果和分析。成功制作了机器人样机——“银甲虫1号”,其大小为:半径3cm,高4.2cm,重49g。实验证明“银甲虫1号”运动灵活可靠,有很好的机动性。 展开更多

关键词 六足机器人 仿生机器人 微型机器人 IO板 机器人运动控制程序

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六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析 被引量：14

15

作者 白颖 蒋庆斌 +2 位作者 莫莉萍 孙超 王松 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第7期732-735,743,共5页

针对六足机器人运动规划问题,设计了一种六足仿蜘蛛机器人。首先,利用SolidWorks设计了六足仿蜘蛛机器人的机械结构;然后,通过建立六足仿蜘蛛机器人的D-H坐标系,构建了仿蜘蛛机器人行走机构的运动学模型,对机器人的单腿正、逆运动学进... 针对六足机器人运动规划问题,设计了一种六足仿蜘蛛机器人。首先,利用SolidWorks设计了六足仿蜘蛛机器人的机械结构;然后,通过建立六足仿蜘蛛机器人的D-H坐标系,构建了仿蜘蛛机器人行走机构的运动学模型,对机器人的单腿正、逆运动学进行了分析,推导了正逆运动学方程;最后,对几种典型步态进行了分析,运用多项式差值拟合的方法对仿蜘蛛机器人的摆动相及支撑相作了足端轨迹的规划;在此基础上,将SolidWorks模型导入到ADAMS/View中,利用ADAMS对几种典型步态进行了仿真,验证了对其步态规划的正确性。研究结果表明:该六足仿蜘蛛机器人的设计方案是有效的。 展开更多

关键词 六足仿蜘蛛机器人 结构设计 运动学分析 步态规划

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适合航行的六足仿生机器人Spider的研制 被引量：9

16

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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仿生六足步行机器人步态轨迹的研究与仿真 被引量：11

17

作者 闰尚彬 韩宝玲 罗庆生 《计算机仿真》 CSCD 2007年第10期156-160,共5页

针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析。通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性... 针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析。通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性。详细阐述了六足仿生步行机器人轨迹仿真的原理、方法及过程,找到了一种在ADAMS环境下求解机器人逆解的方法,简化了理论计算,提高了设计效率。 展开更多

关键词 六足仿生步行机器人 步态规划 运动学仿真 虚拟样机

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仿生六足机器人稳定性的仿生实验研究(英文) 被引量：4

18

作者 石琳 罗庆生 +1 位作者 韩宝玲 黄麟 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第19期5384-5387,共4页

阐述了六足机器人稳定性研究对于机器人稳定性、足端轨迹规划以及脚力分配等方面的影响,从对蚂蚁的观察实验出发,重点分析蚂蚁在水平面上直线前进和转向运动的稳定性问题,总结归纳了一系列规律用于指导仿生机器人开发。同时借鉴蚂蚁仿... 阐述了六足机器人稳定性研究对于机器人稳定性、足端轨迹规划以及脚力分配等方面的影响,从对蚂蚁的观察实验出发,重点分析蚂蚁在水平面上直线前进和转向运动的稳定性问题,总结归纳了一系列规律用于指导仿生机器人开发。同时借鉴蚂蚁仿生规律,指出了通常六足机器人在稳定性方面的缺点,提出了提升机器人稳定性的简单有效的办法,并展望了更进一步提升机器人稳定性和运动性能的设计趋势。 展开更多

关键词 六足机器人 轨迹规划 稳定性 仿生学

原文传递

六足仿生机器人并联机构雅可比矩阵分析 被引量：3

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作者 于常娟 张春红 +1 位作者 罗萍 刘庆玲 《机床与液压》 北大核心 2018年第15期76-79,108,共5页

六足仿生机器人每条腿具有3个转动关节,当三角步态行走时,机体为3-UrRS并联机构。利用螺旋理论和互易积理论分析3条支链对上平台运动产生的约束作用,分析了该机构自由度。在不同的驱动形式下固定驱动关节,分析各支链作用在上平台的约束... 六足仿生机器人每条腿具有3个转动关节,当三角步态行走时,机体为3-UrRS并联机构。利用螺旋理论和互易积理论分析3条支链对上平台运动产生的约束作用,分析了该机构自由度。在不同的驱动形式下固定驱动关节,分析各支链作用在上平台的约束线簇,建立并联机构的雅克比矩阵。利用ADAMS仿真验证了所求雅可比矩阵的正确性。雅可比矩阵分析对于六足仿生机器人进行可达空间分析、机构尺度综合、路径规划和协调控制都具有重要意义。 展开更多

关键词 六足仿生机器人 并联 螺旋 Grassmann线几何 奇异

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气动柔性关节六足机器人结构与运动性能 被引量：2

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作者 彭贺 耿德旭 +2 位作者 张金涛 赵云伟 武广斌 《液压与气动》 北大核心 2014年第4期11-14,共4页

采用自主开发的气动空间弯曲柔性关节,研制了一种仿生六足机器人,能实现前后、左右移动和转动功能。研究了柔性关节六足机器人运动原理和行进步态。搭建了试验台和气压控制系统,通过高速摄像等实验手段,分析了机器人重心位置三个方向的... 采用自主开发的气动空间弯曲柔性关节,研制了一种仿生六足机器人,能实现前后、左右移动和转动功能。研究了柔性关节六足机器人运动原理和行进步态。搭建了试验台和气压控制系统,通过高速摄像等实验手段,分析了机器人重心位置三个方向的位移、速度和加速度等运动学性能。为气动柔性关节在仿生六足机器人中的应用,提供了理论与实践基础。 展开更多

关键词 柔性关节 仿生 六足机器人 气压传动 运动学

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