四旋翼-六足双模态仿生机器人系统设计

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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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芒果采摘包装车机械臂结构设计与分析

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作者 张春芝 严宇晴 刘世豪 《包装工程》 北大核心 2025年第23期189-196,共8页

目的针对芒果种植区地形复杂、果柄含腐蚀性漆液等问题,设计一款履带式芒果采摘包装车。方法整机由履带行走底盘、三自由度电动缸调平平台、五自由度机械臂及末端执行器构成。采摘包装车的调平平台基于倾角传感器实时维持机械臂基座水平... 目的针对芒果种植区地形复杂、果柄含腐蚀性漆液等问题,设计一款履带式芒果采摘包装车。方法整机由履带行走底盘、三自由度电动缸调平平台、五自由度机械臂及末端执行器构成。采摘包装车的调平平台基于倾角传感器实时维持机械臂基座水平;末端执行器融合鳍条效应四指柔性抓取机构,集成压力传感实现无损抓取,并结合剪切式漆液吸附结构。机械臂通过D-H法建立运动学模型,结合动力学分析优化驱动参数,并进行结构轻量化优化。结果五自由度机械臂实现了结构轻量化,质量减少了13.8%;并且最大变形量为1.978 mm,最大等效应力为35.638 MPa,均满足刚度和强度要求。五自由度机械臂在芒果采摘包装环节具有良好的适应性,对降低人工成本、提升作业效率具有积极作用。结论采摘包装车具备柔性抓取、漆液高效处理及果实初步分类能力,为破解芒果机械化采摘包装难题提供有效的技术方案。 展开更多

关键词 芒果采摘包装车 履带式底盘 机械臂 结构优化 仿生设计

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腿臂融合六足机器人仿生设计及分析 被引量：2

3

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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仿生四足机器人嵌入式控制系统设计与实验分析 被引量：7

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作者 李锦方 王鹏 +1 位作者 俞志伟 戴振东 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第23期87-91,共5页

仿生设计一款小型的单腿具有四自由度的仿生四足机器人,开展机器人运动学正逆解分析。基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式芯片建立了机器人控制系统。该控制系统以半双工串口通讯方式向各个关节数字舵机发送步态数据包,控制舵机转动角度值,... 仿生设计一款小型的单腿具有四自由度的仿生四足机器人,开展机器人运动学正逆解分析。基于ARM Cortex-M3内核的嵌入式芯片建立了机器人控制系统。该控制系统以半双工串口通讯方式向各个关节数字舵机发送步态数据包,控制舵机转动角度值,从而精确地控制四足机器人的稳定协调运动。实验结果表明:机器人在行走过程中机身的横滚角、俯仰角、偏航角(RPY角)变化较小,运动较为平稳,验证了机器人运动学正逆解准确性;以及所设计的嵌入式控制系统能较为精确地控制四足机器人运动,实现稳定的四足行走。该小型的嵌入式控制系统具有运算处理速度快、外设可扩展性和存储能力强的优点,满足仿生四足机器人智能算法、低功耗运动要求。 展开更多

关键词 仿生四足机器人 arm Cortex—M3 嵌入式控制系统

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基于仿生学的上肢机构研究 被引量：7

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作者 张永军 杨兰生 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1998年第1期20-24,31,共6页

本文根据人体上肢的结构原理，提出一种上肢仿生机构，并对其进行了优化设计，运动分析和相应的动力学方程推导，为仿生手的设计提供了理论依据．

关键词 仿生学 上肢机构 机械手

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新型仿生机械臂肩关节运动学仿真分析 被引量：1

6

作者 关天民 李宁 +1 位作者 轩亮 王美令 《大连交通大学学报》 CAS 2018年第1期65-70,共6页

基于仿生学,人体解剖学等基础知识,参照人体肩关节基本运动机理,合理分配自由度及确定各关节运动范围,根据不同关节运动特点选取相应驱动,设计新型肩关节结构.并进行运动学计算,以确定其关节与末端位置相互关系.通过运动学仿真验证运动... 基于仿生学,人体解剖学等基础知识,参照人体肩关节基本运动机理,合理分配自由度及确定各关节运动范围,根据不同关节运动特点选取相应驱动,设计新型肩关节结构.并进行运动学计算,以确定其关节与末端位置相互关系.通过运动学仿真验证运动学理论计算正确,并确定其工作空间及运动轨迹.说明机械臂肩关节结构及尺寸参数设计合理,并为后续动力学分析和控制提供良好基础. 展开更多

关键词 仿生机械臂 肩关节 运动学 仿真

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仿生机器蟹样机研究 被引量：20

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作者 王立权 孙磊 +2 位作者 陈东良 张玲 孟庆鑫 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期591-595,共5页

文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方... 文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方法,主要包括生物原形分析、模型的建立、运动学分析、步态问题、机械结构设计、控制系统设计和原理样机的试验等内容.在单步行足的控制实验的基础上,进行了原理样机的整机行走实验研究.仿生机器蟹能够实现前进、后退、横行、转弯等功能,并具有一定的越障能力.进行仿生机器蟹的研究,目地是建立多足步行机器人的研究平台. 展开更多

关键词 机器蟹 多足机器人 仿生学 arm

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形状记忆合金丝驱动的仿生转动关节臂 被引量：9

8

作者 李明东 马培荪 +1 位作者 马建旭 程君实 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第10期1284-1287,共4页

提出了动物关节臂的力学模型，讨论了形状记忆合金（ＳＭＡ）和动物骨骼肌生物力学行为的相似性和力学性能的差异．基于仿生学的原理，研究了用ＳＭＡ丝驱动仿生转动关节的技术．研制了能实现ＳＭＡ感知功能的控制电路和ＳＭＡ丝驱动的... 提出了动物关节臂的力学模型，讨论了形状记忆合金（ＳＭＡ）和动物骨骼肌生物力学行为的相似性和力学性能的差异．基于仿生学的原理，研究了用ＳＭＡ丝驱动仿生转动关节的技术．研制了能实现ＳＭＡ感知功能的控制电路和ＳＭＡ丝驱动的仿生转动关节驱动器，并用该关节驱动器开发了一个两自由度的微型关节臂，该微型关节臂可用于微型步行机器人和人工假肢． 展开更多

关键词 机器人 转动关节臂 仿生学 形状记忆合金丝 驱动

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一种形状记忆合金丝驱动的微小型六足机器人 被引量：18

9

作者 李明东 奚汉达 +2 位作者 储金荻 马培荪 程君实 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第10期1426-1429,共4页

为解决有限空间中形状记忆合金 ( SMA)丝驱动的转动关节臂输出角位移不足的问题 ,提出两种方法 :1减小关节的回转半径 ,用富余的输出力补偿输出角位移的不足 ;2在三维可用空间中布置 SMA丝 ,增大 SMA丝的长度 .开发了一种 SMA丝驱动的... 为解决有限空间中形状记忆合金 ( SMA)丝驱动的转动关节臂输出角位移不足的问题 ,提出两种方法 :1减小关节的回转半径 ,用富余的输出力补偿输出角位移的不足 ;2在三维可用空间中布置 SMA丝 ,增大 SMA丝的长度 .开发了一种 SMA丝驱动的六足步行机器人 ,机器人的肢体布局和结构符合仿生学原理 ,轮廓尺寸为 2 5mm× 2 5mm× 2 5mm.并介绍了一种实现该机器人静步态行走的控制策略 . 展开更多

关键词 微型步行机器人 形状记忆合金 仿生学

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基于Arduino的智能勘探车的设计 被引量：1

10

作者 刘志君 席文 《辽宁科技学院学报》 2022年第5期25-27,共3页

文章详细介绍了智能小车系统的设计与实现。采用多种传感技术设计了复杂条件下的环境探测与搜救机器人;采用红外技术实现小车自动避障功能;采用超声波技术实现测距的功能;使用蓝牙传感器实现无线遥控小车与上位机通信的功能;采用GPS技... 文章详细介绍了智能小车系统的设计与实现。采用多种传感技术设计了复杂条件下的环境探测与搜救机器人;采用红外技术实现小车自动避障功能;采用超声波技术实现测距的功能;使用蓝牙传感器实现无线遥控小车与上位机通信的功能;采用GPS技术对小车地理位置进行定位并在上位机显示,智能勘探车同时可以实现控制机械手臂清除障碍物的功能。 展开更多

关键词 ARDUINO 智能勘探车 仿生机械臂 自动避障

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基于仿生学原理多自由度柔性臂及其控制的研究

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作者 陈洁 《渤海大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第3期257-259,共3页

基于仿生学原理研究设计了一种新型的气动驱动多自由度柔性臂,通过研究构建了其动力学模型和控制系统模型,为该装置的实际应用奠定了理论基础。

关键词 仿生学 柔性臂 动力学模型 柔性控制

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新型四臂扶持式康复机器人设计 被引量：5

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作者 毛志贤 韦建军 +6 位作者 王春宝 孙正迪 王同 刘铨权 段丽红 王玉龙 龙建军 《广西科技大学学报》 2020年第3期1-7,共7页

针对现有康复机器人以健康者为分析模型,灵活度受到限制,脑卒中患者步态康复效果受限的问题,利用医工结合分析治疗师手臂生理结构,模仿治疗师康复手法,建立治疗师手臂模型,创新设计四臂机器人,测量人体髋部运动空间范围,利用运动学仿真... 针对现有康复机器人以健康者为分析模型,灵活度受到限制,脑卒中患者步态康复效果受限的问题,利用医工结合分析治疗师手臂生理结构,模仿治疗师康复手法,建立治疗师手臂模型,创新设计四臂机器人,测量人体髋部运动空间范围,利用运动学仿真得到机器人运动空间范围.结果表明:设计的四臂康复机器人运动空间远远大于人体髋部运动空间,验证了机构的合理性,实现了治疗师手法步态训练模拟,为后续治疗师手法再现模拟提供了基础. 展开更多

关键词 仿生 四臂康复机器人 协调运动训练

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基于仿生机械臂的体态遥控与可视化系统设计 被引量：2

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作者 张雨薇 林雄民 《电子技术应用》 北大核心 2015年第12期22-24,共3页

基于以Intel Atom E645C处理器为核心的嵌入式系统,采用多种虚拟现实和视觉传感技术,设计了灾难救援机器人系统。实现了远程控制机械臂同步模拟人体手臂动作的功能,以期能替代危险环境下的人工作业。系统采用C/S模式,服务器平台负责用... 基于以Intel Atom E645C处理器为核心的嵌入式系统,采用多种虚拟现实和视觉传感技术,设计了灾难救援机器人系统。实现了远程控制机械臂同步模拟人体手臂动作的功能,以期能替代危险环境下的人工作业。系统采用C/S模式,服务器平台负责用户手臂动作信息的采集,客户端平台负责现场视频的采集传输以及仿生机械手臂的控制。该系统很好地实现了预期功能,实时性和鲁棒性较好。 展开更多

关键词 仿生机械臂 远程体态控制 RTP无线视频通信 运动仿真

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基于无线控制和视频传输的多功能探测车 被引量：4

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作者 武明利 武奇 骆兴芳 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期73-78,共6页

设计了一种基于远距离无线控制和视频传输的多功能探测车.以嵌入式系统作为控制核心,利用无线传输技术实现远距离无线控制和视频实时传输,实时地将图像传至电脑控制端,进而通过电脑实现对探测车的控制;还可以通过控制者手臂上的传感器... 设计了一种基于远距离无线控制和视频传输的多功能探测车.以嵌入式系统作为控制核心,利用无线传输技术实现远距离无线控制和视频实时传输,实时地将图像传至电脑控制端,进而通过电脑实现对探测车的控制;还可以通过控制者手臂上的传感器获知控制者手臂的动作,实现对小车上的机械臂进行简单、精准的控制.搭载了LTE模块,在超出传输距离时转到LTE模块,利用4G网承担数据和视频的无线传输以及无线控制,使探测车可以稳定可靠的工作.根据不同的任务要求,可搭载各种不同的传感器,探测所处环境的各种参数.探测车采用履带式设计,能适应各种不同路况.该探测车可替代人类进行危险和未知地域以及不适于人类进入的地域进行探测、救援、样本采集、危险排除等工作,有效防止了人类进入危险地域执行探测、救援等任务所造成的人身伤害和财产损失. 展开更多

关键词 无线传输 机械臂 嵌入式系统 仿生控制 传感器 4G通信

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仿生机械臂的结构设计分析 被引量：2

15

作者 洪梓榕 《兰州石化职业技术学院学报》 2017年第4期1-4,共4页

采用拟人法设计了一种五自由度的仿生机械臂,该臂主要采用蜗杆机构与齿轮机构相结合实现机械臂的运动,具有结构简单、运动可靠的优点。采用D-H法建立机构的数学模型,并对仿生机器臂进行了运动学分析。

关键词 仿生机械臂 机构设计 D-H法 运动学分析

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基于MYO的仿生机械臂随动控制系统设计 被引量：2

16

作者 陈涛 杜福鹏 《信息与电脑》 2020年第7期77-79,共3页

笔者设计了一种基于MYO的仿生机械臂随动控制系统,能够实现仿生机械臂的随动控制。该系统由MYO臂环、微型主机、舵机驱动系统、仿生机械臂组成,MYO臂环通过传感器检测到人体手臂肌肉在运动时所产生的生物肌肉电信号,从而判断出操作者的... 笔者设计了一种基于MYO的仿生机械臂随动控制系统,能够实现仿生机械臂的随动控制。该系统由MYO臂环、微型主机、舵机驱动系统、仿生机械臂组成,MYO臂环通过传感器检测到人体手臂肌肉在运动时所产生的生物肌肉电信号,从而判断出操作者的手臂动作,然后经过蓝牙传输到微型主机进行数据处理,舵机驱动系统根据微型主机处理结果驱动仿生机械臂,实现远程操作的功能。 展开更多

关键词 MYO 随动控制 仿生机械臂

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仿象鼻绳驱连续型机械臂结构设计及运动学分析 被引量：1

17

作者 冯家琪 全伟才 +3 位作者 赵建豪 许靖伟 唐炫铭 刘博 《机械工程与自动化》 2023年第6期1-3,共3页

机械臂在水下探测与资源开发中起着至关重要的作用,针对传统刚性机械臂体积大和复杂狭窄环境通过能力差的问题,设计了一种仿象鼻连续型机械臂。基于坐标变换法构建了机械臂的运动学模型,完成正逆运动学求解,对机械臂单关节、多关节进行... 机械臂在水下探测与资源开发中起着至关重要的作用,针对传统刚性机械臂体积大和复杂狭窄环境通过能力差的问题,设计了一种仿象鼻连续型机械臂。基于坐标变换法构建了机械臂的运动学模型,完成正逆运动学求解,对机械臂单关节、多关节进行仿真分析,结果表明机械臂具有较高的柔顺性及灵活性。 展开更多

关键词 仿象鼻绳驱连续型机械臂 运动学分析 结构设计

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连续体仿生医疗机械臂设计研究 被引量：2

18

作者 何智韧 周畅 《中国医疗器械信息》 2023年第19期65-68,共4页

连续体机械臂在仿生医疗领域应用越来越广泛深入,是未来重要的发展方向,如何更好地开展连续体仿生医疗机械臂设计很值得探讨。文章简述研究背景与动机,概述连续体仿生医疗机械臂的设计理念与活动原理,分析连续体仿生医疗机械臂的结构设... 连续体机械臂在仿生医疗领域应用越来越广泛深入,是未来重要的发展方向,如何更好地开展连续体仿生医疗机械臂设计很值得探讨。文章简述研究背景与动机,概述连续体仿生医疗机械臂的设计理念与活动原理,分析连续体仿生医疗机械臂的结构设计,探讨连续体仿生医疗机械臂的程序设计,并进行相应总结,以求为连续体仿生医疗机械臂优化设计提供借鉴与启示。 展开更多

关键词 连续体机械臂 仿生医疗 结构设计 程序设计

暂未订购

智能选矸机器人的研究与工程实践 被引量：6

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作者 晋纪岩 赵珍超 《矿山机械》 2023年第11期43-48,共6页

智能选矸机器人是基于机器视觉的智能煤矸识别,通过高速相机摄取煤和矸石图像,对煤块和矸石的物状、纹理、灰度、波长、反射光线等数据进行采集并标定入库,再经一级目标检测网络识别煤矸轮廓、二级网络进行煤矸初筛和精筛分类,采用神经... 智能选矸机器人是基于机器视觉的智能煤矸识别,通过高速相机摄取煤和矸石图像,对煤块和矸石的物状、纹理、灰度、波长、反射光线等数据进行采集并标定入库,再经一级目标检测网络识别煤矸轮廓、二级网络进行煤矸初筛和精筛分类,采用神经网络技术深度学习,从而实现煤矸识别功能。识别后的煤矸数据坐标,经多组多轴仿生机械手模拟人工抓取和拨取动作,实现快速精准抓取矸石。针对当前智能选矸机器人存在的一些问题,提出了改进措施。 展开更多

关键词 煤矸分离 智能选矸机器人 AI视频识别 神经网络学习 仿生机械手

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