摘要：针对实验室研究设计的一种新颖的3足机器人,提出并介绍了一种提高其步行速度的步态优化方法。此规划方法基于可行的遗传算法方案,避免了成熟前收敛的问题,得到了较可靠的优化结果,还提出了嵌套优化的策略,在消耗相同时间的前提下,提高了遗传算法的计算精度,通过随机实验结果的对比表明了本策略的有效性。

摘要：机器人在轨移动组装空间结构是建造大型航天器最有潜力的方式之一,但机器人在结构表面作业时两者存在严重的动力学耦合效应,给空间结构的建造带来了新挑战.针对三分支机器人行走在空间柔性结构上形成的耦合动力学问题,提出一种机器人-结构耦合动力学建模与步态优化方法.首先,基于拉格朗日方程和欧拉-伯努利梁模型建立机器人-结构耦合动力学模型,该模型可用于预测机器人在结构表面行走时的耦合动力学响应.然后,基于耦合动力学方程推导出机器人运动与结构振动的关系,以降低结构振动响应为目标开展了机器人行走步态的优化研究.最后,对机器人不同蠕动步态运动方式下的空间结构动力学响应进行了数值仿真,重点分析了机器人以不同步频、不同步长以及不同抬起高度行走移动时对空间结构动力学响应的影响规律.仿真结果表明,空间结构的动力学响应与机器人的运动方式密切相关.因此在设计行走移动组装机器人的运动步态步频时应避免为空间结构固有频率的两倍,同时在保障机器人组装安全稳定的前提下应尽可能减小运动步长和抬起高度.并且通过对机器人运动步态进行优化调整可以有效抑制空间结构的振动.

摘要：将具有２４ 个自由度的机器人ＪＦＨＲ简化为７ 连杆机构，建立了描述机器人姿态的位置向量．用三次多项式拟合机器人髋关节和踝关节的位置轨迹，并通过动力学模型建立能量消耗表达式，得到能量最优的步态，即多项式系数的获得就可以表示为一个多变量最小值的优化问题，最后应用遗传算法（Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ， ＧＡ）获得最优解．在ＧＡ设计中，将每一个需要优化的参数用１０位二进制数表示，种群中染色体的个数为５０，演化的代数固定为１００，杂交率和变异率分别定为０．８和０．０４．对平地步行和斜坡步行进行了仿真．

摘要：针对实验室研究设计的三肢体功能仿生机器人所要实现的基本行走功能而提出五种基本行走步态:平行交叉行走步态、翻转行走步态、高姿爬行行走步态、低姿爬行行走步态和两肢体行走步态。在分析了机器人运动学和动力学模型的基础上,给出了生成机器人基本行走步态各关节轨迹的计算方法。随后针对这五种基本行走步态提出一种以步行速度和能量消耗为目标函数的步态优化方法。该方法采用遗传算法进行优化,并通过最佳保留、对操作结果的取舍和动态调整变异概率三项措施有效地避免了其早熟的问题,得到了较为可靠的结果。最后提出嵌套优化的策略,在消耗时间相同的前提下,提高了遗传算法的计算精度。两组随机试验结果的对比表明了该嵌套优化策略有效地提高了优化结果的质量。

摘要：步态设计是双足机器人运动规划和动力学控制的关键问题。为了解决欠驱动双足机器人的步态设计问题,基于虚拟约束的思想,设计了3连杆欠驱动双足机器人的时不变参考步态,并以每步能耗为目标函数采用遗传算法对步态参数进行优化求解。基于有限时间反馈控制的动力学仿真表明,采用遗传算法得到的最优时不变参考步态,3连杆欠驱动双足机器人能够产生稳定周期行走,且具有较高的能量效率和较小的驱动力矩。建立的步态优化设计方法简单有效,可推广应用于其它类型的欠驱动双足机器人。

摘要：在建立两足机器人7杆动力学模型的基础上，对迈步腿质心进行抛物线运动规划以达到两足机器人在动态步行时侧向的自平衡。利用上身的前后摆动进行前向平面的动态补偿，然后，按动态补偿量最小的条件用遗传算法对机器人的步态进行了参数化优化设计，最后进行了动态仿真。

摘要：从机器人的运动特征、稳态平均速度和波动特性3个方面,对仿蚯蚓移动机器人的离散步态控制策略和相位差控制策略进行比较研究.首先,通过学习蚯蚓的形态学特征,基于舵机-弹簧钢片复合结构,设计并制作了可以执行拮抗变形的仿蚯蚓机器人单元,并将其串联得到一个8单元仿蚯蚓移动机器人.以该机器人为平台,从理论和实验角度研究了机器人在离散步态控制和等相位差控制下的平均速度和运动特征.研究发现,对于2种控制策略,实验得到的平均速度都与理论预测定性吻合,但机器人单元在运动过程中有可能发生显著的向后滑动,使得实验得到的平均速度低于理论预测的平均速度.随后,从波传播的角度对2种控制策略进行了比较.2种控制策略都使得机器人单元的变形以波动的形式沿机器人进行传播,传播方向与机器人运动方向相反,与蚯蚓的后退蠕动波机理保持一致.对于离散步态控制,波传播的波形、波速、波长和周期都与步态参数密切相关;对于相位差控制,波形和周期都由作动规律决定,不能通过相位差进行调节,但波速和波长与相位差成反比.从控制效果来看,机器人在最优的等相位差控制模式下可以实现更高的平均速度,且与蚯蚓的连续特征保持一致,具有一定的优势.

摘要：针对一种新型采用三腿机构形式的永磁吸附肢体机器人,其所具有的蠕动、翻转以及交叉三种行走步态可分别用于不同的工作场景。对机器人的三种运动步态进行了运动规划研究,为了降低机器人行走步态规划的复杂性,采用"合二为一"的策略,将机器人动作一致的两侧肢体作为一个肢体来规划,得到了具体的机器人运动规划算法。在此基础上,采用MATLAB软件进行了机器人行走步态运动仿真,仿真结果表明,机器人在采用三种步态行走时,各运动关节具有很好的运动连续性和平稳性,为后续运动控制系统的设计奠定了基础。

摘要：为解决多足机器人控制系统复杂、加工装配困难的问题,设计了一种基于单自由度Jansen连杆机构的转盘式多足仿生机器人,并对其进行运动学分析和优化。首先,运用旋量理论对机器人的单条仿生机械腿进行自由度验证,并运用复数矢量法对仿生机械腿进行运动学求解,得到其足端运动轨迹方程及各关节的转动角度。然后,基于仿生机械腿足端的运动轨迹及其影响因素,分析了其优化方向。接着,提出了转盘式传动机构,并对仿生机械腿的转动关节和足端进行了优化,同时利用SolidWorks软件对转盘式多足仿生机器人的步态进行了时序分析。最后,制作了转盘式多足仿生机器人样机并分析了其在常规路况下的运动能力,验证了其可行性。结果表明,改变曲柄长度和机架水平倾角可优化多足仿生机器人的运动轨迹,使其更符合实际应用所需;转盘式传动机构与多条仿生机械腿的叠加,提升了机器人的环境适应性。研究结果为后续机器人系统的设计及工程应用提供了重要的理论依据。