欠驱动步行机器人实时仿真系统设计

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仿人机器人设计及步行控制方法

仿人机器人设计及步行控制方法汇报人：日期:contents •仿人机器人设计概述•仿人机器人结构设计•步行控制方法•控制算法与实现•实验与验证•结论与展望目录01仿人机器人设计概述定义特点定义与特点拓展人类能力科学研究仿人机器人的重要性早期发展自20世纪60年代起，各国开始研制具有人类形态和运动能力的机器人，如美国的“UNIVAC”和日本的“早稻田机器人”。

近期发展随着技术的不断进步，现代仿人机器人的设计和制造能力已经得到了极大的提升，如波士顿动力公司的Atlas机器人和本田公司的ASIMO机器人。

仿人机器人的历史与发展02仿人机器人结构设计整体结构腿部是仿人机器人的重要组成部分，其设计需要考虑到机器人的运动性能和稳定性，包括步长、步高、步频等指标。

腿部设计需要考虑到关节的灵活性、稳定性和耐用性，同时需要与脚部和上半身的设计进行协调。

VS躯干是机器人的核心部分，需要支持机器人的整体结构和动作，同时需要容纳和控制器的位置进行协调。

手臂的设计需要考虑到机器人的动作范围和灵活性，包括手臂的长度、自由度和动作范围等。

头部的设汁需要与机器人的整体结构和功能进行协调，例如可以考虑安装传感器、摄像头等设备以提高机器人的感知和控制能力。

上半身是仿人机器人的重要组成部分，包括躯干、手臂和头部等部分。

上半身设计上半身设计需要考虑到机器人的整体稳定性和动作灵活性，同时需要满足机器人的功能和外观要求。

03步行控制方法地面适应能力静态步行控制也涉及到机器人对不同地面条件的适应能力，包括对不同摩擦系数、表面粗糙度、障碍物等条件的适应。

静态稳定性静态步行控制主要关注的是机器人在静态环境中的稳定性，也就是在没有任何外部干扰的情况下，机器人是否能够在给定的步态下保持稳定。

步态调整根据不同的任务需求和环境条件，机器人需要能够进行自我步态调整，以实现更优的行走性能。

静态步行控制动态步行控制动态稳定性地面跟踪平衡控制步态生成步态规划与优化步态优化步态适应性04控制算法与实现基于模型的控制器设计基于动力学模型的步行控制器利用仿人机器人的动力学模型设计控制器，通过调整输入输出参数实现稳定的步行。

一种欠驱动末端执行器控制系统的设计

一种欠驱动末端执行器控制系统的设计一种欠驱动末端执行器控制系统的设计是针对机械操纵系统的一种控制系统。

它利用先进的传感器技术和计算机控制算法来实现自动化的操纵系统，并确保机械装置的平稳运行和环境自动调节功能。

本文将详细介绍这一种控制系统的设计原理和实现方法，并分析其在实际应用中的优势和局限性。

设计原理：一种欠驱动末端执行器控制系统是基于先进的传感器技术和计算机控制算法来实现的。

它主要由传感器模块、控制模块和执行器模块组成。

传感器模块用于实时监测机械装置的运行状态和周围环境的变化，包括温度、压力、湿度、光线等参数。

控制模块采集传感器数据，并根据预设的控制算法来调节执行器模块的运行状态，确保机械装置的平稳运行和环境自动调节功能。

执行器模块则负责实际的机械运动和动作执行。

实现方法：一种欠驱动末端执行器控制系统的实现方法主要包括传感器选择、控制算法设计和执行器模块设计三个方面。

首先是传感器选择。

为了实现对机械装置的实时监测，需要选择合适的传感器来监测各种参数。

比如温度传感器、湿度传感器、压力传感器和光线传感器等。

这些传感器需要具备高灵敏度、高精度和可靠的性能。

其次是控制算法设计。

根据传感器数据的采集和分析，需要设计合理的控制算法来实现对执行器模块的精准控制。

这个算法一般包括反馈控制、模糊控制、PID控制等多种形式，来实现对机械装置的平稳运行和环境自动调节功能。

最后是执行器模块设计。

执行器模块是整个控制系统的关键部分，它需要根据控制算法来实现机械运动和动作执行，并且需要具备快速响应和高精度的特性。

常见的执行器模块包括电机、液压缸、气动缸等。

优势和局限性：一种欠驱动末端执行器控制系统相比传统的机械操纵系统具有以下优势：它能够实现对机械装置的实时监测和精准控制，确保机械装置的平稳运行和环境自动调节功能。

它能够提高机械装置的运行效率和节能性能，降低维护成本和人力成本。

它能够实现对机械装置的远程监控和智能化操纵，提高操作人员的工作效率和安全性。

欠驱动式外骨骼手指康复机器人的设计和仿真

欠驱动式外骨骼手指康复机器人的设计和仿真张帆;郭书祥;魏巍【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】In this paper, a novel exoskeleton finger rehabilitation robot system based on EEG signals is proposed, and the system consists of an exoskeleton finger robot, one EEG system, one human-computer interaction system, one motor control unit, some sensors and a workstation. Patients produce the EEG signals by the visual stimulation, and after the workstation collects and analyzes these signals, it is sent to the motor control unit to drive the robot motion that is fixed on the patient's finger to assist patient in finishing the rehabilitation tralning. The finger robot malnly adopts the underactuation method, and it can achieve the flexion and extension motion of three joints through the synchronous toothed belt transmission mechanism driven by the motor fixed on the back of the hand. Meanwhile, the paper adopts the UG software to design the robot and ADAMS software to the kinematic simulation. According to the robot trajectory and the movement parameters curve of the robot end-effecter, it shows that the exoskeleton finger robot motion is smooth without the motion dead point, and robot can satisfy movement requirements of the human finger, and accord with design characteristic of the ergonomic, which means that it has the ability to assist patients toimplement the repeatability rehabilitation tralning.%本文提出一种新的基于脑电信号控制的外骨骼手指康复机器人系统，该系统主要由外骨骼手指康复机器人、脑电信号系统（EEG）、肌电信号系统（EMG）、人机交互系统、电机控制单元、相关传感器和工作站组成。

机器人控制系统的设计与仿真

机器人控制系统的设计与仿真随着机器人技术的不断发展，机器人在工业、军事、医疗、家庭等领域中得到了广泛的应用。

机器人控制系统是机器人工作的核心部分，它能够控制机器人高效地完成多样化的任务，提高生产效率，减少劳动强度。

本文将介绍机器人控制系统设计与仿真的基本原理和实现步骤。

一、机器人控制系统的基本原理机器人控制系统是由硬件电路和软件程序组成的，包括指令处理器、传感器、执行器、通信接口等。

机器人需要收集环境信息，通过控制系统中的处理器计算出相应的控制指令，再通过执行器转换成机器人所需的动作，完成任务。

机器人控制系统由三个部分组成：传感系统、决策系统和执行系统。

传感系统通过传感器对环境进行检测和获取信息；决策系统是控制系统的核心部分，它对传感器获取的信息进行处理，并生成控制指令；执行系统是控制系统的输出部分，通过执行器将指令转化成机器人的动作。

二、机器人控制系统的设计步骤1.需求分析在机器人控制系统设计过程中，需要进行需求分析，确定机器人控制系统所需要实现的功能，包括传感器、控制指令、执行器、通信接口等。

例如，对于家庭清洁机器人来说，所需传感器包括摄像头、超声波传感器，控制指令包括清洁、充电、自动避障等，执行器包括电机、驱动器等。

2.硬件设计与制作硬件设计包括电路原理图和PCB板的设计，制作包括PCB板的制作、元器件的安装等。

为了保证机器人的稳定性和可靠性，硬件设计需要遵循一定的标准，设计合理的电路结构，并选择合适的元器件。

3.软件设计与编程根据机器人的需求，设计相应的程序，并通过编程实现控制系统的各种功能。

软件程序需要和硬件电路相结合，完成机器人控制系统的整体设计。

4.系统集成与调试将硬件电路和软件程序组合在一起，进行系统集成和调试。

系统集成时，需要按照一定的流程进行测试和验证，确保机器人控制系统能够正常运行。

调试过程中，需要对系统进行各种测试，包括传感器测试、控制指令测试、执行器测试等。

三、机器人控制系统的仿真与优化在机器人控制系统设计和实现之前，进行仿真测试是十分必要的，通过仿真测试可以预测机器人的运动和控制系统的性能，并进行优化。

毕业论文（设计）基于matlab的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真

诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。

本人签名：年月日毕业设计任务书设计题目：基于MATLAB的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真系部：机械工程系专业：机械电子工程学号：112012337学生：指导教师（含职称）：（讲师）专业负责人：1．设计的主要任务及目标1）通过查阅有关资料，了解双足型机器人主要技术参数；2）双足型机器人的腿部模型建立及运动部件设计3）利用Pro/E完成动作的仿真2．设计的基本要求和内容1）双足型机器人的腿部功能选择；2）模型的建立；3）运动的仿真4）完成毕业设计说明书的撰写3．主要参考文献[1] 孙增圻.机器人系统仿真及应[ J ].系统仿真报，1995 ，7( 3 ):23-29.[2] 蒋新松，主编.机器人学导论[ M ].沈阳：辽宁：辽宁科学技术出版社，1994.[3] 蔡自兴.机器人学[ M ].北京：清华大学出版社，2000.[4] 薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[ M ].北京：清华大学出版社，20024．进度安排设计各阶段名称起止日期1 发放毕业设计题目及选题2015.03.03—2015.03.232 查阅文献，了解研究意义，完成开题报告2015.03.24—2015.04.133 编写说明书，已完成工作，完成中期答辩2015.04.14—2015.05.044 继续编写毕业设计说明书2015.05.01—2015.06.015 提交设计说明书，完成毕业答辩2015.06.02—2015.06.22审核人：年月日基于Matlab的双足步行机器人腿部运动模型的建立与运动仿真摘要：最近几年，双足仿人步行机器人发展很快，有很高的科学研究价值。

步行机器人的运动是模仿人的步行运动的形式，相比其它机器人有更好的灵活性，所以可以完成各种生活中的难度更大的任务，实用价值远高于其它机器人，当然研究难度和控制也相当复杂。

一种欠驱动末端执行器控制系统的设计

一种欠驱动末端执行器控制系统的设计欠驱动末端执行器是一种具有较高研究价值和潜在应用前景的机械臂末端执行器，其特点在于其自身可以完成某些精细控制任务，如绕线、套配、流体传送、微立方体组装等。

然而，由于欠驱动执行器具有多自由度和非线性特性，在实现端执行器控制时必须制定相应的控制策略和控制算法，确保机械臂可以在预期的物理环境和操作环境下完成所需的运动和操作任务。

本文旨在研究一种欠驱动末端执行器控制系统的设计，通过对控制策略和控制算法的研究，设计一种稳定可靠的控制系统来实现机械臂的高精度运动和操作任务。

首先，本文对欠驱动末端执行器的控制模型进行建模，其中包括欠驱动末端执行器的动力学模型和控制模型。

具体而言，动力学模型包括机械臂的位置、姿态和速度等关键参数，而控制模型包括机器人的运动控制、力控制和位姿控制等关键因素。

建模完成后，针对不同的控制任务和运动需求，本文提出了不同的控制策略和控制算法，如运动控制中的PID控制，力控制中的ADM控制，位姿控制中的遗传算法等，以满足机械臂的高精度运动和操作需求。

其次，本文设计了一种基于ROS和OpenRave的欠驱动末端执行器控制系统，该系统包括硬件信号采集模块、数据处理和传输模块以及控制算法和控制策略模块等。

在该系统中，硬件信号采集模块负责采集机器人的传感器信号，数据处理和传输模块负责对采集到的数据进行处理和传输，而控制算法和控制策略模块负责设计和实现机械臂的各种运动和操作任务。

最后，本文通过实验验证了所设计的欠驱动末端执行器控制系统的可行性和有效性。

具体而言，本文在实验中利用设计的控制系统模拟了机械臂的绕线和套配等操作任务，通过对实验结果的分析和测量，证明了所设计的控制系统可以实现机械臂的高精度运动和操作任务需求。

此外，本文讨论了欠驱动末端执行器控制系统存在的局限性和发展前景，并提出了相应的改进和拓展建议。

综上所述，本文提出了一种基于ROS和OpenRave的欠驱动末端执行器控制系统的设计，该系统可以实现机械臂的高精度运动和操作任务需求，具有一定的应用前景。

综合设计两足步行机器人

综合设计两足步行机器人
1. 介绍
在现代机器人领域中，两足步行机器人是一类具有挑战性的研究课题。

本文将综合探讨设计两足步行机器人的相关技术和方法，从硬件设计到软件控制都将进行深入讨论。

2. 硬件设计
2.1 机身设计
两足步行机器人的机身设计是至关重要的一环。

在设计过程中需要考虑机身的稳定性、轻量化和结构强度。

2.2 步行机构设计
步行机器人的步行机构设计是影响其运动性能的重要因素。

合理设计步行机构有助于提高机器人的稳定性和效率。

3. 传感系统
传感系统在两足步行机器人中扮演着重要的角色，它可以实时感知周围环境和机器人自身状态，为机器人提供必要的信息。

4. 控制系统
控制系统是两足步行机器人的核心之一，其设计直接决定了机器人的运动性能和智能程度。

采用先进的控制算法和策略能够提高机器人的运动效率和稳定性。

5. 融合智能算法
结合机器学习和人工智能算法，可以使两足步行机器人具备更高的智能性和自适应性。

通过不断优化算法，可以提升机器人在复杂环境下的运动能力。

6. 应用前景
两足步行机器人具有广泛的应用前景，包括服务机器人、医疗辅助机器人和教育机器人等领域。

随着技术的不断进步，两足步行机器人将在更多领域展现其价值。

结论
综合设计两足步行机器人需要多方面的技术和方法的综合运用，从硬件设计到软件控制都需要精准的把握。

未来，随着技术的不断发展和完善，两足步行机器人将成为机器人领域的重要研究方向。

基于遗传算法的欠驱动双足机器人步态优化设计

基于遗传算法的欠驱动双足机器人步态优化设计
师名林
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2017(000)006
【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.
【总页数】5页(P225-229)
【作者】师名林
【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TP242
【相关文献】
1.基于遗传算法的双足机器人上楼梯的步态规划 [J], 柯显信;龚振邦;吴家麒
2.欠驱动双足机器人动态步态规划方法研究 [J], 绳涛;程思微;王剑;马宏绪
3.基于步态切换的欠驱动双足机器人控制方法 [J], 葛一敏;袁海辉;甘春标
4.动态双足机器人建模及步态优化设计 [J], 陆万荣; 许江淳; 王志伟; 任杰
5.基于PLSCM算法的柔性双足机器人周期步态吸引域的求解 [J], 刘铖;周亚丽;张奇志
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面及连接各个模块的接口中引入ＭＡＬＢ和Ｖ＋混合编程技术，成对硬件的驱动控制及系统平台的操作。该ＴＡＣ＋完仿真系统实现对欠驱动步行机器人进行理论步态仿真、制方法的开发及实验研究，实体机器人的控制调试、控对实时控制算法的设计。关键词：步行机器人；实时仿真系统；虚拟样机；合编程混
ｖｒｕｌｐｏｏｙｅｉｅｉｎｄｉｈｉａｒｔｔｐｓｄｓｇｅｎｔｅＡＤＡＭＳ，ｈｏｎｒｌｅｓｄｅｉｎｄｉｈＡＴＬＡＢ，ｈｏｎｅｔｏｔｔｅｃｔｏｌｒｉｓｇｅｎｔｅＭｔｅｃｎｃｉｎｏａｍａｈｎｉｔｒａｅｆｍｎ・ｃｉｅｎｅｆｃｗｉｈｖｒｍｏｌｉｃｍｐｅｅｉｔｅｔｅｅｙｄｕｅｓｏｌｔｄｎｈＶＣ＋＋．ｒａｉｉｇｈｄｉｉｇｎｄｅｌｚｎｔｅｒｖｎａｃｎｒｌｎｆｔｅａｄａｅｎｓｔｍｐａｆｒ．Ｔｈｅｉｕａｉｎｙｔｍｅｌｚｄｈｇｉｓｍｕａｉｎ，ｏｔｏｌｇｏｈｈｒｗｒａｄｙｓｅｉｌｔｏｍｓｍｌｔｓｓｅｒａｉｅｔｅａｔｉｌｔｏｏｄｖｌｐｅｔｏｏｎｒｌａｇｒｔｅｅｏｍｎｆｃｔｏｌｏｈｍｎｘｅｍｅｔｌｓｕｄｎｔｅｒａｄｔｅｕｇｉｉａｄｅｐｒｉｎａｔｙｉｈｏｙ，ｎｈｅｄｂｇｎｇ，ｅｌｔｅｃｎｔｏｒａ—ｉｏｒｌｍａｇｒｔｍｓｇｆｐｓｃｌｒｂｔｌｏｉｈｄｅｉｎｏｈｙｉａｏｏ
ＲｅｌｉｍｕａｉｎＳｙｔｍｓｇｏｄｒａｔａｅａｋｎｂｔａ — ｍｅＳｉｌｔｓｅＤｅｉｎｆｒＵｎｅ・ｃｕｔｄＷｌｉｇＲｏｏ・ｔｏ－
ＴＡＹｎａＩＮａｔｏ一，ＪＡｎ，ＸＡＯＪａｏｇＩＮＧＨｏｇＩｉｄｎ
Ｋｅｏｒｓ：ｗａｋｎｏｏ；ｒａ —ｉｅｓｍｕａｉｙｓｅ；ｖｒｕｌｐｒｔｔｐｙｗｄｌｉｇｒｂｔｅｌｔｍｉｌｔｏｎｓｔｍｉｔａｏｏｙｅ；ｍｉｅｏｒｍｍｉｇｘｄｐｈｓｐｐｒｉｔｏｕｅｖｒｕｌｐｏｏｙｉｇｎｍｉｅｒｇａｍｉｇｔｃｏｏｙｏｅｅｏｉａｅｎｒｄｃｄｉａｒｔｔｐｎａｄｔｘｄｐｏｒｍｎｅｈｎｌｇｔｄｖｌｐａ
２１００年７月
系统仿真技术
ＳｓｅｉｌｔｎＴｅｈｏｏｙｙｔｍＳｍｕａｉｃｎｌｇｏ
Ｊ．，０１ｕ１２０Ｖｏ．，１６Ｎｏ．３
第６卷第３期
中图分类号：Ｐ３１１Ｔ１．文献标识码：Ａ
（．ｃｏｌｆｏｕｉａｏｓｎｉｅｒｇ］ｌｎｖｒｔ，ｈｎｃｕ３０５，ｈｎ；１ＳｈｏｏＣｍｍｎｃｔｎｇｎｅｉ，ｉＵｉｓｙＣａｇｈｎ１０２ＣｉａｉＥｎｉｎｅｌ
２ＫｙＬｂｒｔｒｏＢｏｉＥｇｎｅｉｇｏｎｓｙｏｄｃｔｎＪｉｎｖｒｉ，ｈｎｃｕ３０５，ｈｎ）．ｅａｏａｙｆｉｃｎｉｅｒｆｏｎｎＭｉｉｒｆｕａｉ，ｉｎＵｉｅｓｙＣａｇｈｎ１０２ＣｉａｔＥｏｌｔ
欠驱动步行机器人实时仿真系统设计
田彦涛，姜鸿，肖家栋
（．林大学通信工程学院，林长春１０２；．林大学工程仿生教育部重点实验室，林长春１０２）１吉吉３０５２吉吉３０５
绳涛，清华大学的毛勇等。而机器人的动力
摘要：开发了异构多软件平台融合的机器人实时仿真系统。在欠驱动步行机器人动力学建模中引入虚拟样机技
术，用ＡＡＳ软件生成动力学模型，用ＭＡＬＢ软件设计控制器，者通过接口实现联合仿真；开发人机界利ＤＭ利ＴＡ二在
ｒａ —ｉｅｓｍｕａｉｎｓｓｅｅｌｔｍｉｌｔｏｙｔｍｆｍｕｌ — ｉｃｐｉａｙｉｅｒｔｏｏａｋｉｏｔＴｈｙａｉｏｅｈｏｔｄｓｉｌｎｒｎｔｇａｉｎｆｒｗｌｎｇｒｂｏ．ｅｄｎｍｃｍｄｌｏｆｔｅｉ