文章主要研究如何将双足步行机器人的开环控制系统升级为闭环控制系统。为实现这一目标,在硬件配置和控制算法两方面做了优化。首先,为双足步行机器人配置1个可转动180°的舵机云台,用于安装超声波传感器。通过转动云台,超声波传感...文章主要研究如何将双足步行机器人的开环控制系统升级为闭环控制系统。为实现这一目标,在硬件配置和控制算法两方面做了优化。首先,为双足步行机器人配置1个可转动180°的舵机云台,用于安装超声波传感器。通过转动云台,超声波传感器可探测到机器人左、前、右3个方向的障碍物。其次,安装Arduino MEGA 2560开发板作为主控制器,根据障碍物的方位、距离下达前进、转向或加减速指令,从而达到避障效果。最后,设计控制算法,其核心是让机器人向没有障碍物或距离障碍物最远的一侧步行,步行速度与障碍物距离成正相关关系。通过实验检验机器人的避障效果,机器人在具有口字形、凹字形、Z字形障碍物的场地中,均能按照控制算法成功避障。文章成功将开环控制系统的双足步行机器人改为闭环控制系统,为机器人智能化方向发展奠定了基础。展开更多
为了优化双足步行机器人行走过程中的能量消耗,建立机器人的柔性踝关节和柔性膝关节,分析在机器人单腿支撑阶段,矢状面运动中柔性关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。首先,建立双足步行机器人的5连杆模型,分别在该模型的踝...为了优化双足步行机器人行走过程中的能量消耗,建立机器人的柔性踝关节和柔性膝关节,分析在机器人单腿支撑阶段,矢状面运动中柔性关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。首先,建立双足步行机器人的5连杆模型,分别在该模型的踝关节和膝关节对柔性进行改进;其次,采用基于零力矩点(zero moment point,ZMP)稳定判据的步态规划方法,通过给定ZMP轨迹获取机器人质心轨迹,插值得到机器人在刚性路面的离线步态;最后,基于改进的柔性关节5连杆步行机器人模型,分别采用拉格朗日方程解析法和虚拟样机动力学仿真法,分析柔性踝关节和膝关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。研究结果表明:适当选择柔性关节的刚度可以有效地减小关节电机的输出转矩和能量消耗;柔性踝关节和膝关节分别存在1个最佳刚度,在此刚度下关节电机的能量消耗可以降到最小,与解析法中刚性关节相比分别减小89.87%和90.11%,与动力学仿真中刚性关节相比分别减小88.66%和81.23%。展开更多
文摘文章主要研究如何将双足步行机器人的开环控制系统升级为闭环控制系统。为实现这一目标,在硬件配置和控制算法两方面做了优化。首先,为双足步行机器人配置1个可转动180°的舵机云台,用于安装超声波传感器。通过转动云台,超声波传感器可探测到机器人左、前、右3个方向的障碍物。其次,安装Arduino MEGA 2560开发板作为主控制器,根据障碍物的方位、距离下达前进、转向或加减速指令,从而达到避障效果。最后,设计控制算法,其核心是让机器人向没有障碍物或距离障碍物最远的一侧步行,步行速度与障碍物距离成正相关关系。通过实验检验机器人的避障效果,机器人在具有口字形、凹字形、Z字形障碍物的场地中,均能按照控制算法成功避障。文章成功将开环控制系统的双足步行机器人改为闭环控制系统,为机器人智能化方向发展奠定了基础。
文摘为了优化双足步行机器人行走过程中的能量消耗,建立机器人的柔性踝关节和柔性膝关节,分析在机器人单腿支撑阶段,矢状面运动中柔性关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。首先,建立双足步行机器人的5连杆模型,分别在该模型的踝关节和膝关节对柔性进行改进;其次,采用基于零力矩点(zero moment point,ZMP)稳定判据的步态规划方法,通过给定ZMP轨迹获取机器人质心轨迹,插值得到机器人在刚性路面的离线步态;最后,基于改进的柔性关节5连杆步行机器人模型,分别采用拉格朗日方程解析法和虚拟样机动力学仿真法,分析柔性踝关节和膝关节的刚度对关节电机输出转矩和能量消耗的影响。研究结果表明:适当选择柔性关节的刚度可以有效地减小关节电机的输出转矩和能量消耗;柔性踝关节和膝关节分别存在1个最佳刚度,在此刚度下关节电机的能量消耗可以降到最小,与解析法中刚性关节相比分别减小89.87%和90.11%,与动力学仿真中刚性关节相比分别减小88.66%和81.23%。
