双足步行机器人的运动规划方法研究的开题报告
双足步行机器人的运动规划方法研究的开题报告
一、研究背景及意义
随着机器人技术的不断发展，双足步行机器人作为一种日益成熟的
机器人系统，在工业、服务、军事等领域得到了广泛的应用。双足步行
机器人具有广阔的应用前景，但是机器人的运动规划一直是一个困难问题。运动规划决定了机器人的运动方式，因此对双足步行机器人的运动
规划方法进行深入研究，对于提高机器人的智能化程度、加强机器人与
人类的交互以及实现复杂动作具有重要意义。
二、研究内容
本文将以双足步行机器人为研究对象，以提高机器人运动稳定性为
目标，通过对现有运动规划方法的综述，采用自适应模糊PID控制算法
来实现双足步行机器人的运动规划。具体研究内容如下：
1. 综述现有的双足步行机器人运动规划方法，主要包括基于最优化、基于规则、基于遗传算法等方法。
2. 分析双足步行机器人的运动控制问题，并提出自适应模糊PID控
制算法，针对机器人的步态进行优化。
3. 建立双足步行机器人的运动规划数学模型，采用自适应模糊PID
控制算法进行仿真实验，验证该算法的有效性和可行性。
三、研究方法
本文主要采用文献综述和仿真实验相结合的方法来研究双足步行机
器人的运动规划方法。
1. 文献综述：本文将对现有的双足步行机器人运动规划方法进行深
入综述，分析其特点和优缺点，为后续仿真实验提供理论依据。
2. 数学建模：本文将建立双足步行机器人的运动规划数学模型，并
根据模型设计自适应模糊PID控制算法，用于优化机器人的步态。
3. 仿真实验：本文将采用MATLAB/Simulink进行仿真实验，在自适应模糊PID控制算法的控制下，分析双足步行机器人的运动规划是否达
到预期效果。
四、预期成果
本文旨在提出一种可靠的双足步行机器人运动规划方法，通过自适
应模糊PID控制算法来实现机器人的稳定步态。预期达到的成果如下：
1. 通过综述现有的双足步行机器人运动规划方法，从中总结优缺点，为该领域的后续研究提供借鉴；
2. 利用自适应模糊PID控制算法来实现双足步行机器人的运动规划，以达到机器人步态更加稳定的目标；
3. 对运动规划模型进行仿真实验验证，验证自适应模糊PID控制算
法的有效性和可行性，并得到预期的运动规划效果。
五、研究进度安排
时间节点研究内容
第1-2周熟悉双足步行机器人的相关知识，综述现有的运动规划
方法
第3-4周针对机器人的步态问题，建立数学模型
第5-6周提出自适应模糊PID控制算法，完成算法设计
第7-8周利用MATLAB/Simulink进行仿真实验，验证算法的有效性和可行性
第9-10周优化算法，重新进行仿真实验
第11-12周撰写开题报告及论文初稿
六、参考文献
[1] Qi R, Hu H, Zhang J. A review of dynamic bipedal walking research and control algorithm design. Robotica, 2020, 38(8): 1379-1403.
[2] Hirai S, Hirose M, Haikawa Y, et al. The development of Honda humanoid robot. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, Albuquerque, NM, USA, 1997: 1321-1326.
[3] Park H W, Lee J H, Kang S H. Dynamic walking control of biped robot based on lower extremity model. International Journal of Control, Automation and Systems, 2006, 4(5): 583-591.
[4] Lee J H, Lee D S, Lee S M. A structural approach for state feedback control of a biped robot. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, Seoul, South Korea, 2001: 3065-3070.
[5] Nishiwaki K, Kagami S, Kuffner J J Jr, et al. Human-like walking with toe joint mechanism on a humanoid robot. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, New Orleans, LA, USA, 2004: 2430-2435.
(完整版)双足竞步机器人设计与制作技术报告
中国矿业大学徐海学院 双足竞步机器人设计与制作技术报告 队名：擎天柱班级：电气13-5班 成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽 侯伟俊王胜刘利强杨光 题目：双足竞步机器人 任课教师：*** 2015 年12月
双足竞步机器人设计与制作任务书 班级电气13-5班学号22130263 学生姓名郭满意任务下达日期：2015年10月16 日 设计日期：2015 年11 月1 日至2014年12月31日 设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作 设计主要内容和完成功能： 1、双足竞步机器人机械图设计； 2、双足竞步机器人结构件加工； 3、双足竞步机器人组装； 4、双足竞步机器人电气图设计； 5、双足竞步机器人控制板安装； 6、整机调试 7、完成6米的马拉松比赛。 教师签字： 摘要
合仿人双足机器人控制的机构。文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。经过硬件设计、组装；软件设计、编写；整体调试，最终实现外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求。本文介绍一个六个自由度的小型双足机器人的设计、调试与实现。包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8 芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写 VC 上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。 关键词：双足机器人、机械结构 目录 1 系统概述 (1) 2 硬件设计 (2) 2.1机械结构 (2)
3.2 PC 上位机调试软件设计 (4) 4 系统调试 (5) 5 结束语 (6) 6 参考文献 (7) 7 附录 (8) 7.1源程序 (8) 7.2相关图片 (9)
双足步行机器人的运动规划方法研究的开题报告
双足步行机器人的运动规划方法研究的开题报告 一、研究背景及意义 随着机器人技术的不断发展，双足步行机器人作为一种日益成熟的 机器人系统，在工业、服务、军事等领域得到了广泛的应用。双足步行 机器人具有广阔的应用前景，但是机器人的运动规划一直是一个困难问题。运动规划决定了机器人的运动方式，因此对双足步行机器人的运动 规划方法进行深入研究，对于提高机器人的智能化程度、加强机器人与 人类的交互以及实现复杂动作具有重要意义。 二、研究内容 本文将以双足步行机器人为研究对象，以提高机器人运动稳定性为 目标，通过对现有运动规划方法的综述，采用自适应模糊PID控制算法 来实现双足步行机器人的运动规划。具体研究内容如下： 1. 综述现有的双足步行机器人运动规划方法，主要包括基于最优化、基于规则、基于遗传算法等方法。 2. 分析双足步行机器人的运动控制问题，并提出自适应模糊PID控 制算法，针对机器人的步态进行优化。 3. 建立双足步行机器人的运动规划数学模型，采用自适应模糊PID 控制算法进行仿真实验，验证该算法的有效性和可行性。 三、研究方法 本文主要采用文献综述和仿真实验相结合的方法来研究双足步行机 器人的运动规划方法。 1. 文献综述：本文将对现有的双足步行机器人运动规划方法进行深 入综述，分析其特点和优缺点，为后续仿真实验提供理论依据。 2. 数学建模：本文将建立双足步行机器人的运动规划数学模型，并 根据模型设计自适应模糊PID控制算法，用于优化机器人的步态。
3. 仿真实验：本文将采用MATLAB/Simulink进行仿真实验，在自适应模糊PID控制算法的控制下，分析双足步行机器人的运动规划是否达 到预期效果。 四、预期成果 本文旨在提出一种可靠的双足步行机器人运动规划方法，通过自适 应模糊PID控制算法来实现机器人的稳定步态。预期达到的成果如下： 1. 通过综述现有的双足步行机器人运动规划方法，从中总结优缺点，为该领域的后续研究提供借鉴； 2. 利用自适应模糊PID控制算法来实现双足步行机器人的运动规划，以达到机器人步态更加稳定的目标； 3. 对运动规划模型进行仿真实验验证，验证自适应模糊PID控制算 法的有效性和可行性，并得到预期的运动规划效果。 五、研究进度安排 时间节点研究内容 第1-2周熟悉双足步行机器人的相关知识，综述现有的运动规划 方法 第3-4周针对机器人的步态问题，建立数学模型 第5-6周提出自适应模糊PID控制算法，完成算法设计 第7-8周利用MATLAB/Simulink进行仿真实验，验证算法的有效性和可行性 第9-10周优化算法，重新进行仿真实验 第11-12周撰写开题报告及论文初稿 六、参考文献 [1] Qi R, Hu H, Zhang J. A review of dynamic bipedal walking research and control algorithm design. Robotica, 2020, 38(8): 1379-1403.
双足机器人的运动控制技术
双足机器人的运动控制技术 双足机器人是近年来机器人技术领域的研究热点之一。它们模拟人 类的双腿结构，通过精密的控制算法和传感器技术实现步行、奔跑等 运动能力。本文将介绍双足机器人的运动控制技术及其应用。 一、传感器技术在双足机器人运动控制中的应用 传感器技术在双足机器人的运动控制中起到了至关重要的作用。双 足机器人需要通过感知周围环境和自身状态来做出相应的动作调整。 常用的传感器包括惯性测量单元（IMU）、摄像头、压力传感器等。 惯性测量单元测量机器人的加速度和角速度，用于判断机器人的姿态；摄像头可以感知周围的视觉信息，例如识别障碍物、安全轨迹等；而压力传感器则可以监测机器人脚底的压力分布情况，用于平衡控制 和稳定性调整。 通过这些传感器技术，双足机器人可以实时获取环境和自身状态的 信息，并根据此信息进行运动控制的决策和调整。 二、基于力触觉的运动控制技术 除了传感器技术，基于力触觉的运动控制技术也是双足机器人中的 重要一环。通过力触觉传感器，机器人可以感知到外界的接触力和力矩，从而做出相应的动作调整。 在步行过程中，双足机器人需要保持平衡并适应地面的不平整情况。通过力触觉传感器获取足底与地面的接触力信息后，机器人可以根据
不同地面情况进行步态调整，比如调整步长、踩踏力度等，以保持平衡和稳定性。 此外，在运动中碰到障碍物时，双足机器人通过力触觉传感器感知到的碰撞力可以触发反应机制，避免受到伤害或继续运动。这种基于力触觉的运动控制技术为双足机器人增加了应对外界情况的能力。 三、运动规划与控制算法 运动规划与控制算法是双足机器人运动控制的核心。它们决定了机器人在实际运动中的姿态、步态以及动作顺序。 在步行中，双足机器人需要根据目标位置、环境约束等进行运动规划。常用的算法包括最优控制、模型预测控制等，可以通过优化目标函数，如能耗、速度等，来生成最优的运动轨迹。 控制算法则负责实时调整机器人的动作参数，以保持平衡稳定。PID控制器、模糊控制器等经典的控制算法被广泛应用于双足机器人控制中。通过不断调整姿态、腿部力量等参数，控制算法确保机器人在运动过程中保持稳定，并能适应不同的外界环境。 四、双足机器人运动控制技术的应用 双足机器人的运动控制技术在很多领域都有广泛应用。例如，在救援行动中，双足机器人可以代替人类在灾难现场进行搜救和救援；在工业领域，双足机器人可以应用于物品搬运、流水线作业等；在医疗领域，双足机器人可以协助病人进行康复训练。
两足行走机器人
学号： 1904341424 河南工学院 毕业设计 设计题目：两足行走机器人 学院：电气工程与自动化学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气工程194 姓名：路天祥 指导教师：张星红 日期： 2020 年 11 月 11 日
诚信声明 本人的毕业设计是在导师指导下独立完成的，且论文撰写没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，该设计凡引用他人的文章或成果之处都在设计中注明，并表示了谢意。除此之外，都是本人的工作成果。否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。 本人签名： 日期：2020年11 月11 日
机电与车辆工程毕业设计（论文）开题报告 前言 步行机器人是机器人学的一个重要分支，步行机器人的研究涉及到很多方面。首先，我们应该考虑移动的方式，可以轮转，跟踪和腿。其次，我们必须考虑到执行器的控制，以实现期望的行为的机器人。第三，我们必须考虑导航或路径规划。因此，机器人是一种集等多种功能的综合系统环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行。机器人的机械结构的选择和设计应根据实际需要进行。在机器人机制方面，富有创造性的工作应与机器人在各个领域和场合的应用组合进行。步行机器人，各种移动的机制，能够适应工作环境的地面、地下、水下、空中、宇宙等的研究。目前，有许多步行式行走机器人的研究，跟踪机器人和特种机器人，但是他们中的大多数仍处于试验阶段。轮式移动机器人，由于其控制简单、稳定的运动和能量效率高，迅速向实用化方向发展，从阿波罗月球车最近到美国。六轮车在美国宇航局的行星漫游的取样计划，从战场巡逻机器人和侦察车是由西方发达国家新开发的管道清洗和检查机器人，强烈表明，步行机器人成为智能机器人的方向TS由于其使用价值和广阔的应用前景。 学生签名： 2020年11 月11 日
双足步行机器人设计
双足步行机器人设计 张熙婷;胡心悦;陶蕾;张佳宁 【摘要】随着机器人技术的发展和控制理论的逐步成熟,对双足机器人的稳定性问题、双足机器人步行移动及其各种仿人动作的研究正受到国际学者们越来越多的普遍关注.为了实现机器人的稳定行走,采用了180°数字舵机,且具有强大处理能力的微控制芯片STM32F103C8T6,完成了步行机器人自主行走所需的硬件设计;采用U 型梁、多功能支架等组成了6自由度结构完成小车的机械结构设计,结构设计精简,便于安装调试;实现了步行机器人的稳定、精确行走的功能.试验结果表明,该步行机器人能够实现稳定、精确行走,远程控制的功能,且性能优越,应用前景广泛. 【期刊名称】《机械研究与应用》 【年(卷),期】2017(030)006 【总页数】3页(P147-149) 【关键词】双足机器人;6自由度;微控制;数字舵机 【作者】张熙婷;胡心悦;陶蕾;张佳宁 【作者单位】重庆邮电大学自动化学院,重庆 400065;重庆邮电大学自动化学院,重庆 400065;重庆邮电大学自动化学院,重庆 400065;重庆邮电大学自动化学院,重庆400065 【正文语种】中文 【中图分类】TH122
0 引言 根据机器人的移动性，可分为固定式和移动式机器人。其中移动式机器人可分为轮式和足式[1]。自20世纪末开始，双足步行机器人的研究进入了快速发展时期。笔者对双足机器人的步态规划和远程控制等问题进行了深入研究。 1 双足步行机器人结构设计 1.1 整体结构设计 为满足机器人稳定、精确行走的功能，首先对机器人行走场地进行了设计。机器人步行场地如图1所示。 双足步行机器人整体结构主要由支撑材料、控制系统、自由度结构等组成。为能够实现双足稳定、连贯、快速的步行，保证步行有较好的直线度，机械结构设计所采用的材料，要有较高的强度和刚度，我们选择了硬质铝合金板。控制系统采用的是微控制器等组成的集成PCB板，具有体积小、功能强大的特点。自由度结构是由数字舵机组成。同时根据国内外仿生双足机器人结构，我们设计了该双足步行机器人整体设计结构，如图2所示。 图1 机器人行走场地 图2 步双足行机器人整体设计结构 1.2 支撑材料选择 由于机器人的各关节是用舵机驱动,为了减小机器人的体积、减轻重量,机器人的结构做成是框架型的。框架的设计有效地利用了舵机的尺寸大小，并使舵机的活动范围能尽量符合各关节的活动范围。机械结构设计所采用的材料要有较高的强度和刚度，来支撑整个身体。所选用材料的质量密度不能太大，以便降低机器人的重量。根据资料查阅[2]，绝大多数小型双足机器人关节材料均选用铝合金作为材料，整个结构采用1.5 mm的铝合金(LY12)钣金材料，这种材料具有重量轻、硬度高、
双足机器人运动算法相关因素分析
双足机器人运动算法相关因素分析 随着科技的不断发展，机器人技术也得到了长足的进步。双足机器人作为一种能够模拟人类走路的机器人，不仅在军事、医疗、教育等领域具有广泛的应用，也成为了科研和工业领域的重要研究对象。在双足机器人的运动过程中，运动算法被认为是影响其稳定性、效率和适应性的关键因素之一。在本文中，我们将对双足机器人运动算法的相关因素进行分析。 1. 动力学模型 动力学模型是描述双足机器人运动的数学模型。它描述了机器人在行走、跳跃或进行其他动作时所受到的力和力矩，并根据这些力和力矩计算机器人的运动轨迹。对于双足机器人来说，动力学模型的准确性对于实现稳定和流畅的运动非常重要。因此，开发一个合理而准确的动力学模型是双足机器人运动算法的基础。 2. 步态规划 步态规划是双足机器人决定如何前进的过程。它涉及到将机器人的运动分成一系列连续的步骤，并确定每一步的时间、速度和位置。在步态规划中，需要考虑机器人的稳定性、能量消耗和对环境的适应性等因素。一个有效的步态规划算法能够使机器人在各种复杂地形和环境下保持平衡，并实现高效的运动。 3. 姿态控制
姿态控制是指双足机器人如何调整身体的姿态以实现稳定的运动。 机器人的姿态包括身体的倾斜、腿部的伸展和收缩等。在姿态控制中，需要考虑机器人的稳定性、摆臂效应和能量消耗等因素。一个良好的 姿态控制算法能够使机器人在运动过程中保持平衡，并避免倒地或摔 倒的风险。 4. 感知与决策 感知与决策是指双足机器人如何感知周围环境并做出相应的决策以 实现目标。感知主要涉及到机器人使用传感器检测周围环境，例如摄 像头、激光雷达等，以获取环境信息。决策涉及到机器人根据感知到 的信息做出相应的决策，例如选择合适的路径、避开障碍物等。一个 有效的感知与决策算法可以提高机器人的自主性和适应性。 5. 控制器设计 控制器设计是指双足机器人如何根据输入信号调整自身的状态和行 为以实现所需的运动。控制器可以是经典的PID控制器，也可以是基 于模型预测的控制器等。在控制器设计中，需要考虑机器人的稳定性、响应速度和能耗等因素。一个优秀的控制器设计可以使机器人的运动 更加稳定和精确。 总结 双足机器人运动算法的相关因素包括动力学模型、步态规划、姿态 控制、感知与决策以及控制器设计。这些因素相互影响，共同决定了 双足机器人的运动性能和适应能力。通过对这些因素的深入分析和研
机器人双足步态控制方法的研究与实现
机器人双足步态控制方法的研究与实现 第一章绪论 在过去几年中，机器人技术得到了长足的发展，已经越来越多地应用于制造业、医疗、军事、物流等领域。与此同时，双足机器人也在逐渐增加相关应用领域。随着科技的发展，双足机器人已经成为人类研究和开发的核心领域之一。在人机交互方面，双足机器人可以更好地模仿人类步态，同样双足机器人也可以在危险的环境中或已经不适用于人类的环境中工作，如铁路维护、搜救行动和灾难应对等。 在双足机器人应用领域中，步态控制是一个非常重要的研究方向。如何建立双足机器人的步态并对其控制，就是该领域的重要研究内容之一，是该领域研究的重点。本文旨在对双足机器人步态控制方法的研究和实现进行分析和探讨。 第二章双足机器人步态控制的相关研究现状 步态控制是双足机器人研究领域的重点，其研究现状主要包括以下方面： 2.1 基本控制方法 双足机器人的步态控制主要有两种基本方法：一种是基于动力学模型的控制方法，一种是基于模糊理论的控制方法。基于动力学模型的控制方法，可以通过建立系统的动力学模型、控制器模
型和仿真系统模型来实现。基于模糊理论的控制方法，其主要特点是可以提高系统的自适应性和鲁棒性，从而提高系统的运动稳定性。这种方法主要应用于模糊控制算法中，可以较好地解决系统中的死区和不确定性问题。 2.2 步态规划方法 双足机器人的步态规划方法主要有基于参数曲线、基于较多来源等多种方法。基于参数曲线的步态规划方法可以将双足机器人的运动轨迹细分为不同的部分并进行分析，从而得到实现步态控制的参数和条件。基于多方面来源的步态规划方法则可以充分利用不同信息来源，如IMU、视觉甚至声音等，从而达到更为精确的运动控制效果。 2.3 双足机器人的步态仿真和实验研究 在步态仿真和实验研究中，通常使用一些经典的运动过程和PID控制，通过建立双足机器人的运动模型，使用MATLAB、Simulink等工具进行建模和仿真，实现对双足机器人的控制和仿真操作。 第三章双足机器人步态控制方法的研究 双足机器人步态控制方法主要包括对步态规划、动力学模型的建立和基于模糊理论的控制方法等方面进行探讨。 3.1 步态规划与控制
自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的研究的开题报告
自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的研究的开题 报告 1. 研究背景 自主移动机器人已经逐渐成为现代智能制造、物流和服务机器人领 域的热门研究方向。机器人路径规划及轨迹跟踪是关键技术之一，它能 够实现机器人在复杂环境中安全、高效地行动，提高机器人的应用能力。 2. 研究内容 本研究旨在探究自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的关键技术， 研究内容包括： （1）研究机器人路径规划算法，探究机器人在复杂环境中快速生成可行路径的方法。 （2）研究路径跟踪控制算法，探究如何利用传感器数据对路径进行跟踪。 （3）研究路径规划与跟踪的集成算法，提高机器人的自适应性和应对未知环境的能力。 3. 研究意义 （1）提高机器人在复杂环境下的应用能力，适应更多领域的需求。 （2）提高机器人的自主性和自适应性，减轻人工干预的负担。 （3）推动机器人研究的发展，促进机器人技术的普及和应用。 4. 研究方法 （1）收集机器人路径规划及跟踪的相关文献和资料。 （2）分析机器人路径规划和跟踪的基本原理和算法。
（3）构建机器人路径规划和跟踪的仿真环境。 （4）进行算法实现和优化。 （5）进行实验验证和性能评估。 5. 预期成果 本研究预期取得以下成果： （1）开发出自主移动机器人路径规划和跟踪的算法模块，能够在复杂环境下生成可行路径并实现路径跟踪。 （2）实现机器人路径规划和跟踪的仿真系统，并进行验证和性能评估。 （3）发表相关论文和科技文章，推动机器人路径规划和跟踪技术的应用和发展。 6. 研究难点 （1）如何将机器人路径规划和跟踪的算法良好地集成在一起，以提高机器人的自适应性和应对未知环境的能力。 （2）如何利用传感器数据对路径进行跟踪，并避免路径跟踪误差过大的问题。 7. 研究计划 （1）第一年：研究机器人路径规划算法，并进行算法优化。 （2）第二年：研究路径跟踪控制算法，构建机器人路径规划和跟踪的仿真环境。 （3）第三年：进行算法集成和优化，并进行实验验证和性能评估。 （4）第四年：撰写论文和科技文章，推动机器人路径规划和跟踪技术的应用和发展。 8. 参考文献
轮式移动机器人运动控制系统研究与设计的开题报告
轮式移动机器人运动控制系统研究与设计的开题报 告 一、选题背景 随着现代科技的不断发展，机器人技术的应用日益广泛，尤其是在工业自动化领域。现代工厂中很多重复性劳动已经被机器人所取代，这不仅提高了生产效率和产品质量，也减轻了人力成本和劳动强度。其中轮式移动机器人在物流和仓储领域有广泛应用，能以更快的速度和更高的精度完成货物搬运和种类分拣等任务，大大提升了物流效率。 机器人在实际应用中需要运动控制系统的支持，而轮式移动机器人的运动控制系统是整个机器人系统中至关重要的一部分，它直接关系到机器人的移动速度、精度以及灵活性等。因此，本课题旨在针对轮式移动机器人运动控制系统进行详细的研究和设计，探索更为高效、稳定的控制策略。 二、选题意义及目标 本课题旨在研究和设计一种高效、稳定的轮式移动机器人运动控制系统，通过建立运动模型、分析控制策略、设计控制算法等方面的研究工作，达到以下目标： 1. 实现轮式移动机器人的运动控制系统，包括传感器采集、运动控制、路径规划等。 2. 基于机器人运动模型，探索一种高效、精准的控制策略。 3. 根据控制策略，设计控制算法，并使用实验方法验证算法的有效性和鲁棒性。 4. 实现算法在轮式移动机器人控制系统中的应用，提升机器人的控制性能和稳定性。
三、研究内容和计划 1. 研究轮式移动机器人的运动学和动力学原理，建立数学模型。 2. 研究机器人传感器的类型和工作原理，选择合适的传感器并编写相应的驱动程序。 3. 建立机器人控制系统的运动模型，包括路径规划、局部化等。 4. 基于机器人运动模型，研究控制策略，优化机器人运动性能。 5. 设计并实现控制算法，对算法进行验证实验。 6. 将控制算法应用到轮式移动机器人控制系统中，测试系统的性能和稳定性。 7. 撰写毕业论文并进行答辩。 四、研究方法和技术路线 本课题的研究方法主要包括：文献研究法、建模法、仿真实验法和实物实验法等。具体的技术路线如下： 1. 通过文献研究法了解轮式移动机器人的基本原理、运动学、动力学等知识，并进行数据收集和分析。 2. 根据收集到的数据建立轮式移动机器人的数学模型，并进行仿真实验验证。 3. 选取适合的传感器并编写对应的驱动程序，与机器人运动控制系统进行集成。 4. 利用建立的机器人控制系统模型，研究控制策略，并进行仿真实验。 5. 设计并实现控制算法，在仿真或实物实验中对算法进行验证。 6. 将控制算法应用到轮式移动机器人控制系统中，并对系统性能和稳定性进行测试。
基于三维线性倒立摆的双足机器人步态规划
基于三维线性倒立摆的双足机器人步态规划 李龙澍;王唯翔;王凡 【摘要】Gait control strategies are an important factor affecting the walking stabiliti of bipedal robots.Offered a kind of gait planning algorithm of biped robot based on 3D linear inverted pendulun.Firstly,simplify the original 3D inverted pendulum model and suppose the location of the ZMP for the starting state of walking cycle.Secondly the function between centroid and time derived from equations of motion.Then simplify gait planning of biped robot to each walking cycle and get the relevant parameters of the functions through initial conditions for each cycle.Finally ,extend this method to the direction of the gait planning.Experimental results demonstrate the feasibility and effectiveness of the approach.%双足机器人的步态控制策略是保证双足稳定行走的重要条件之一.提出一种基于三维线性倒立摆模型的双足机器人步态规划的算法.首先简化了三维倒立摆模型,并且假设了步行周期起始状态的ZMP位置,然后通过运动方程推导出含参数的质心与时间的函数,再将机器人的步态规划简化到每个步行周期,通过每个周期的初始条件获得函数的相关参数,最后将此方法推广到带转向的步态规划中,并应用于实际Robocup3D比赛中.实验结果表明该方法具有可行性和有效性.【期刊名称】《计算机技术与发展》 【年(卷),期】2011(021)006 【总页数】4页(P66-69)
机器人开题报告
毕业设计（论文）开题报告 ――智能移动机器人系统设计 一．设计目的及意义 随着计算机、网络、机械电子、信息、自动化以及人工智能等技术的飞速发展，移动机器人的研究进入了一个崭新的阶段。同时，太空资源、海洋资源的开发与利用为移动机器人的发展提供了广阔的空间。目前，智能移动机器人，无人自主车等领域的研究进入了应用的阶段，随着研究的深入，对移动机器人的自主导航能力，动态避障策略，壁障时间等方面提出了更高的要求。地面智能机器人路径规划，是行驶在复杂动态自然环境中的全自主机器人系统的重要环节，而地面智能机器人全地域全自主技术的研究，是当今国内外学术界面临的挑战性问题。 移动机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动，从而完成一定功能的机器人系统。理想的自主移动机器人可以不需人的干预在各种环境中自主完成规定任务，具有较高的智能水平，但目前全自主的移动机器人还大多处于实验阶段，进入实用的多为自主移动机器人，通过人的干预在特定环境中执行各种任务，而遥控机器人则完全离不开人的干预。 智能移动机器人是一类能够通过传感器、感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动，从而完成一定功能的机器人系统。移动机器人技术研究综合了路径规划、导航定位、路径跟踪与运动控制等技术。涉及包括距离探测、视频采集、温湿度以及声光等多种外部传感器，作为移动机器人的输入信息。移动机器人的运动控制主要是完成移动机器人的运动平台，提供一种移动机器人的控制方式。性能良好的移动机器人运动控制系统是移动机器人运行的基础，能够服务于移动机器人研究的通用开发平台。 随着移动机器人技术的发展及其在工业军事等领域中的广泛应用，有关移动机器人的理论设计制造和应用的新的技术学科——机器人学，已经逐渐形成，并越来越引起人们广泛的关注。机器人学是一门综合性很强的学科，它涉及现代控制技术、传感器技术、计算机系统和人工智能等多门学科．但是它又有自身的系统性和专业性。内容极为丰富、广泛，其中专业性比较强的有机器人动力学和运动学、机器人轨迹规划和运动控制、机器人的传感技术、机器人的编程语言、机器人的智能和任务规划等。其中机器人的运动控制是实现机器人航迹控制的关键。 运动控制是移动机器人的执行机构，对机器人的平稳运行起着重要作用。随着新的智能控制算法的不断涌现，移动机器人正向着智能化方向发展，这就对运动控制系统性能提出了更高的要求。设计实现智能移动机器人的控制系统，能够熟悉移动机器人硬件和软件的开发，掌握移动机器人的运动控制特性，为后续的移动机器人的功能扩展搭建一个可行、稳定的平台，而这个平台则可以成为多种机器人开发的公共基础平台。实现智能移动机器人控制系统的开发具有一定的现实意义，将为以后的移动机器人开发奠定坚实基础。 二．国内外研究现状 移动机器人的研究始于60年代末期斯坦福研究院（sri）的nils nilssen和charles roesn等人，在1966年至1972年中研制出了自主移动机器人shakey。 70年代末，移动机器人研究又出现了新的高潮，特别是80年代中期以来，设计和制造机器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名的公司，如美国通用电气、日本本田、索尼等开始研制移动机器人平台，这些促进了移动机器人学多种研究方向的出现。例如，轮式移动机器人的代表作有：smart robots公司推出的新型基于linux的移动机器人sr4；美国activmedia boties公司用于教学的p3-dx轮式移动机器人；卡内基梅隆研发的nomad移动机器人；美国国家航天航空局闻名遐迩的火星登陆车“勇气号”等。 我国的机器人学研究起步较晚，但进步较快，已在工业机器人特种机器人和智能机器人
轮腿机器人开题报告
河北工业大学硕士学位论文开题报告论文题目六轮腿移动机器人的仿生机构研究 2013年12 月 2 日
1.课题的研究背景及意义 移动机器人是一种能够通过内、外传感器反馈信息感知环境及自身状态, 实现在有障碍物的环境中自主运动, 从而完成一定功能或任务的机器人系统[1]。目前已广泛运用于野外考察、地震救灾、环境检测、娱乐生活等诸多行业，在安全、军事、生活以及科学研究中扮演着越来越重要角色。其中轮式机器人结构简单，容易实现，具有移动速度快、转向性能好、行走效率高等特点。但同时适应地形和避障的能力差。足式机器人对地形的适应能力较好，可以跨越障碍物、台阶等，但运动间歇大，速度慢。随着移动机器人的不断开发和应用范围的扩展，未来会在更多复杂且未知的环境中工作。仅仅依靠轮式或者足式的移动机器人已无法完全适应工作环境的复杂性和多样性了。为了配合对移动机器人性能要求的逐渐提高，相继问世了许多混合式的移动机构，其中轮腿式移动机器人就融合了轮式移动机器人和腿式移动机器人的特点。既可以保证在平坦地面的移动效率又具有了良好的跨越障碍的能力[2]。 但当轮腿式移动机器人采用足式的方式行走时目前在技术上还存在许多困难，然而在自然界中存在的多足昆虫则可以通过它们长期进化得到的复杂且精妙的肢体结构和灵活的的运动方式，容易地通过了各种复杂的自然地形，甚至能在光滑的表面上倒立行走。因此，将多足昆虫的行为学研究成果，融入到移动机器人的结构设计与控制中，开发具有卓越移动能力的轮腿式仿生移动机器人，对于足式移动机器人和轮腿式移动机器人技术的研究与应用都具有重要的理论和现实意义[3]。 本文从仿生的角度出发，对轮腿机器人进行结构设计，使其可以在跨越障碍物、沟壑、楼梯等不规则地形保持机体平稳和运动的效率。主要的问题在于解决腿部结构，使其可以获得更好的稳定性和更低的能量消耗。结合轮式和足式的优点，根据不同的环境变换轮式运动和足式运动两种运动方式，达到良好的运动灵活性和较高的移动速度的统一，提供良好的应用平台。 为了能够保持机器人的稳定移动，这就要求机器人足数越多越好。当机器人在选择腿式不行和轮子转动时需要进行轮腿的转换，在转换的过程中，腿部需要
六足步行机器人毕业设计开题报告
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：六足步行机器人 学院（系）：里仁学院 年级专业：机械电子 学生姓名： 指导教师： 完成日期：
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 步行机器人，简称步行机 ,是一种智能型机器人 , 它是涉及到生物科学 , 仿生学 , 机构学 , 传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技 . 在崎岖路面上 ,步行车辆优于轮式或履带式车辆 .腿式系统有很大的优越以及较好的机动性 , 崎岖路面上乘坐的舒适性 ,对地形的适应能力强 .所以 ,这类机器人在军事运输 , 海底探测 , 矿山开采 , 星球探测 , 残疾人的轮椅 , 教育及娱乐等众多行业 ,有非常广阔的应用前景 , 多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。 目前《机械电子》等期刊发布国内研究成果如下： 闰尚彬,韩宝玲,罗庆生在文献[1]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. 韩宝玲王秋丽罗庆生在文献[2]基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案. 苏军陈学东田文罡在文献[3]研究六足步行机器人全方位行走步态，分析其静态稳定性；规划了典型直线行走步态和定点转弯步态，确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角；进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验。 王绍治郭伟于海涛李满天在文献[4]根据CPG双层网络的特点,采用分层分布式系统架构研究制了一种机器人运动控制系统.其基于FPGA的星型总线,在保证通信速率的同时提高了系统抗干扰能力.在单足控制器中嵌入双NIOS完成CPG网络解算和电机运动控制. 郭少晶韩宝玲罗庆生在文献[5]针对采用电池供电的六足仿生步行机器人其工作时间受限的情况,提出了将动态电源管理、实时任务调度和运动策略规划等方法,综合运用于其控制系统,且更为全面地考虑了机器人系统的能耗等级.这种方法对于降低机器人的系统能耗起到了实质性的作用,其整体思路与技术途径可为降低其它类似的多足步行机器人的系统能耗, 陈甫臧希喆赵杰闫继宏在文献[6]从机械结构、运动模式和步态控制3个方面, 对六足步行机器人的仿生机制进行了分析. 提出一种灵活度评价函数, 基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化; 推导了步态模式与步行速度关系的数学表达; 构建了分布式局部规则网络, 可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态.仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。
机器人毕业设计开题报告
If others treat you well, you must be able to repay you in the future. If others treat you badly, you must strive to be able to raise your eyebrows one day.勤学乐施积极进取（页眉可删） 机器人毕业设计开题报告 1、立论依据(包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析) 项目的研究意义 在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为0。在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( SAR)幸存者，是机器人学中的1个新兴而富有挑战性的领域。 我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多，中断生产时间长，损毁井巷工程或生产设备。然而，煤矿事故发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点] 。因此，研究煤矿救灾新装备是1项紧迫任务。目前，救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案，1般救护人员无法进入危险区域，只能通过
提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。这种方式危险性大，伤亡人数多，救灾周期长，往往效率低。随着科技的发展，机器人将被应用到煤矿救灾领域。救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故危害性，对提高救灾效率具有重大意义，具体表现为: (1)机器人具有灵活性好、机动性强的特点，有较好的爬坡和越障能力，能适应现场各种各样的地理环境。比如，蛇形救灾机器人能适应任何的复杂环境，在井下能自由运动。 (2)机器人的探测技术发展迅速，能迅速找到井下遇险矿工的位置。机器人利用传感器通过探测井下遇险矿工的呻吟声、体温的变化及心脏跳动的频率的信息能找到他们的位置。其次，机器人的视频探测器(CCD摄像头)具有信息直观、能实现计算机辅助控制等特点，可以将现场环境的图像返回到救灾中心，为进1步控制机器人的运动方向，制定下1步救灾的方案提供决策依据。最后，机器人还能进入井下区域，监测事故现场(如温度、瓦斯以及有害气体的浓度)的变化，防止事故的2次发生。 (3)机器人具有为井下遇险矿工投放小包食品、药物和通讯装置等辅助功能，能有效地减少遇险矿工的伤亡人数。 世界上许多国家都在研制军用机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机器人等危险作业机器人。救灾机器人是机器人的1
足机器人行走运动平台结构设计【开题报告】v
附件B： 毕业设计（论文）开题报告 1、课题的目的及意义 1.1 课题研究背景 目前，机器人的移动主要是轮式、履带式、步行、爬行、蠕动等。然而，地球上大多数的地面都是崎岖的，不能为传统的轮式或履带式到达，而自然界的很多动物却可以在这些地面行走自如、跨越障碍。它们经历了自然界数百万年间的选择，已经进化出适应各种环境的生理特征，给了研究人员很大的启发。步行是大多哺乳动物的移动方式，对环境有很强的适应性，可以灵活的进入相对狭小的空间，可以自由跨越障碍、上下台阶等等。以此，研究步行机器人有着较强的实际意义。现在的步行机器人的足数分别为单足、二足、四足、六足等等。足的数目多时，机器人比较适合重载和慢速运动；二足或者四足机构的机构相对简单，更加灵活。与二足相比，四足机器人的承载能力强、稳定性能更好，在抢险救灾、探险、娱乐及军事等多个领域有很好的应用前景，其研究工作也备受重视[1]。 2005年，Boston Dynamics公司首次公开了其历经十余载研究而成的仿生四足机器人Big Dog[2]，在互联网上引起了全球公众的热议。Big Dog灵活的机动性、强大的抗干扰能力以及优异的环境适应能力成为当今各国四足机器人研究的典型代表。尽管如此，从生物进化的角度来说，四足动物的体型结构和运动方式产生了以载重-适应性和高速-灵活性两大功能异化的分支[3]。Big Dog则是环境适应能力和运动稳定性方面世界最高水平，然而，对高速运动方面的四足机器人却鲜见研究。高速运动的哺乳动物（尤其是猎豹）以独特的骨骼结构、步态特征、高效的能量转化效率成了仿生四足机器人高速灵活性研究的新方向。在DARPA的M3计划支持下[4]，Boston Dynamics公司和MIT仿生机器人实验室均进行了仿猎豹式机器人的研究，并推出了两款样机。尤其Boston Dynamics公司的机器人还一举打破了足式机器人奔跑的纪录，达46km/h，使仿猎豹机器人成为新的研究热点。 1.2 四足机器人研究现状 1.2.1 国外研究现状 早在 1899 年，Muybridge 最早借助影像设备，进行了有关家猫、狗、骆驼和马等动物的高速运动研究。然而之后的一个世纪人们对四足机器人的研究都仅仅停留在静稳定步态行走的水平上。从早期的
毕业设计(论文)-双足智能机器人的设计与实现模板
1 引言 机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果，已经广泛应用于国民生产的各个领域，并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化，影响着人们生活的方方面面。对于步行机器人来说，它只需要模仿人在特殊情况下(平地或己知障碍物)完成步行动作，这个条件虽然可以使机器人的骨骼机构大大降低和简化，但也不是说这个系统就不复杂了，其步行动作一样是高度自动化的运动，需要控制机构进行复杂而巧妙地协调各个关节上的动作。 双足机器人的研究工作开始于上世纪60年代末，只有三十多年的历史，然而成绩斐然。如今已成为机器人领域主要研究方向之一。最早在1968年，英国的Mosher．R 试制了一台名为“Rig”的操纵型双足步行机器人[1]，揭开了双足机器人研究的序幕。该机器人只有踝和髋两个关节，操纵者靠力反馈感觉来保持机器人平衡。1968~1969年间，南斯拉夫的M.Vukobratovic提出了一种重要的研究双足机器人的理论方法，并研制出全世界第一台真正的双足机器人。双足机器人的研制成功，促进了康复机器人的研制。随后，牛津大学的Witt等人也制造了一个双足步行机器人，当时他们的主要目的是为瘫痪者和下肢残疾者设计使用的辅助行走装置。这款机器人在平地上走得很好，步速达0.23米/秒。日本加藤一郎教授于1986年研制出WL－12型双足机器人。该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动,在躯体的平衡作用下，实现了步行周期1.3秒，步幅30厘米的平地动态步行。 法国Poitiers大学力学实验室和国立信息与自动化研究所INRIA机构共同开发了一种具有15个自由度的双足步行机器人BIP2000，其目的是建立一整套具有适应未知条件行走的双足机器人系统。它们采用分层递解控制结构，使双足机器人实现站立、行走、爬坡和上下楼梯等。此外，英国、苏联、南斯拉夫、加拿大、意大利、德国、韩国等国家，许多学者在行走机器人方面也做出了许多工作。 国内双足机器人的研制工作起步较晚。1985年以来，相继有几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果。 哈尔滨工业大学自1985年开始研制双足步行机器人，迄今为止已经完成了三个型号的研制工作。其中HIT－Ⅲ为12个自由度，实现了静态步行和动态步行，能够完成前／后行、侧行、转弯、上下台阶及上斜坡等动作。目前，该校正致力于功能齐全的双足机器人HIT－Ⅳ的研制工作，新机器人包括行走机构、上身及髋部执行机构，初步设定32个自由度。国防科技大学也进行了这方面的研究。在1989年研制成功了一台双足