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基于真空吸附的桥墩病害检测机器人 预览
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作者 兰京 黄文韬 +2 位作者 廖国美 苏海林 习慈羊 《科技创新与应用》 2019年第8期44-45,共2页
文章运用真空吸附原理,设计一种真空吸附式桥墩病害检测四足爬壁机器人,用于桥墩病害的检测。该机器人利用气泵作为真空产生装置,设计一种带球阀的气路管道对吸盘内的空气压力进行控制,使机器人运动腿末端的吸盘吸附在桥墩上。机器人每... 文章运用真空吸附原理,设计一种真空吸附式桥墩病害检测四足爬壁机器人,用于桥墩病害的检测。该机器人利用气泵作为真空产生装置,设计一种带球阀的气路管道对吸盘内的空气压力进行控制,使机器人运动腿末端的吸盘吸附在桥墩上。机器人每条运动腿上都有两个舵机,由单片机控制其在桥墩上运动。通过机器人主体上安装的高清摄像头,可实时采集桥墩壁面的状况,帮助工作人员更准确、快速的判断桥墩病害的存在,可以代替人在危险的桥墩上对桥墩进行检测,提高工作效率,降低风险。 展开更多
关键词 真空吸附 四足 桥墩病害 爬壁机器人
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Gait Analysis of Quadruped Robot Using the Equivalent Mechanism Concept Based on Metamorphosis
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作者 Kun Xu Peijin Zi Xilun Ding 《中国机械工程学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期31-41,共11页
The previous research regarding the gait planning of quadruped robot focuses on the sequence for lifting o and placing the feet, but neglects the influence of body height. However, body height a ects gait performance ... The previous research regarding the gait planning of quadruped robot focuses on the sequence for lifting o and placing the feet, but neglects the influence of body height. However, body height a ects gait performance significantly, such as in terms of the stride length and stability margin. We herein study the performance of a quadruped robot using the equivalent mechanism concept based on metamorphosis. Assuming the constraints between standing feet and the ground with hinges, the ground, standing legs and robot body are considered as a parallel mechanism, and each swing leg is regarded as a typical serial manipulator. The equivalent mechanism varies while the robot moves on the ground. One gait cycle is divided into several periods, including step forward stages and switching stages. There exists a specific equivalent mechanism corresponding to each gait period. The robot’s locomotion can be regarded as the motion of these series of equivalent mechanisms. The kinematics model and simplified model of the equivalent mechanism is established. A new definition of the multilegged robot stability margin, based on friction coe cient, is presented to evaluate the robot stability. The stable workspaces of the equivalent mechanism in the step forward stage of trotting gait under di erent friction coe cients are analyzed. The stride length of the robots is presented by analyzing the relationship between the stable workspaces of the equivalent mechanisms of two adjacent step forward stages in one gait cycle. The simulation results show that the stride length is larger with increasing friction coe cient. We herein propose a new method based on metamorphosis, and an equivalent mechanism to analyze the stability margin and stable workspace of the multilegged robot. 展开更多
关键词 QUADRUPED robot GAIT TRANSFERENCE METAMORPHOSIS METAMORPHIC MECHANISM Stability Stride length
基于视频标记的四足动物运动重建方法 预览
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作者 杨智为 谢文军 刘晓平 《合肥工业大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2019年第1期40-45,共6页
文章针对四足动物的运动源数据获取困难的问题,引入简单易用的步态概念,提出一种基于视频标记的四足动物运动重建方法。从视频中标记原始步态信息,并对步态进行形式化描述,进而估算出当前步态的速度信息;从视频中标记原始骨架关键节点,... 文章针对四足动物的运动源数据获取困难的问题,引入简单易用的步态概念,提出一种基于视频标记的四足动物运动重建方法。从视频中标记原始步态信息,并对步态进行形式化描述,进而估算出当前步态的速度信息;从视频中标记原始骨架关键节点,对四足动物的骨架模型进行三维重建;基于步态参数和骨架结构,恢复四足动物的足尖运动轨迹;通过反向运动学方法求解四足动物的腿部运动信息,并近似模拟躯干、头、尾运动,最终重建全身运动。实验证明,该文方法可以快速有效地辅助用户重建视频中四足动物的运动数据,且其重建结果具有一定的视觉真实感。 展开更多
关键词 计算机图形学 骨骼动画 四足动物 运动重建 步态
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Mechanism of Spine Motion About Contact Time in Quadruped Running
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作者 Qi Liu Yannian Bao +3 位作者 Wei Yu Jianming Zhang Chao Li Xinru Xie 《中国机械工程学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第2期53-60,共8页
The current research of quadruped robot focuses on the quadruped robot with spine motion. Contact time is a very important part of system performance. However, the mechanism of spine motion about contact time has not ... The current research of quadruped robot focuses on the quadruped robot with spine motion. Contact time is a very important part of system performance. However, the mechanism of spine motion about contact time has not been clearly elucidated. In this paper, the e ect of spine motion on contact time is studied deeply from dynamic view.Firstly, a simplified model of the quadruped robot with spine joint is set up, its dynamic equations are derivated, and a method that can generate passive periodic locomotion is proposed. Secondly, according to the vertical spring oscillator model, the two-dimension planar locomotion of the simplified model is regarded as a special vibration in the vertical direction, and the approximate formula of calculating contact time is obtained. Finally, the approximate formula of calculating contact time is verified by the simulation results of passive periodic locomotion, and the e ect of spine motion on contact time is deeply discussed based on the approximate formula of calculating contact time. The discussion proves that spine motion indeed has little e ect on contact time, but spine motion can slightly reduce body pith movement and regulate the leg sti ness in leg contact phase. This research proposes an e ective research method which can be used to study the motion mechanism of the quadruped robot with spine motion,and the mechanism of spine motion about contact time is clearly elucidated which is helpful to set the parameters of mechanical structure and study control algorithm about the quadruped robot with spine motion. 展开更多
关键词 QUADRUPED robot SPINE MOTION PASSIVE locomotion Contact time LEG STI ness
A Multi-module Controller for Walking Quadruped Robots
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作者 Boxing Wang Ziwei Wan +3 位作者 Chunlin Zhou Jun Wu Yanfeng Qiu Zhijun Gao 《仿生工程学报:英文版》 SCIE EI CSCD 2019年第2期253-263,共11页
Motion control based on biologically inspired methods,such as Central Pattern Generator(CPG)models,offers a promising technique for robot control.However,for a quadruped robot which needs to maintain balance while per... Motion control based on biologically inspired methods,such as Central Pattern Generator(CPG)models,offers a promising technique for robot control.However,for a quadruped robot which needs to maintain balance while performing flexible movements,this technique often requires a complicated nonlinear oscillator to build a controller,and it is difficult to achieve agility by merely modifying the predefined limit cycle in real time.In this study,we tried to solve this problem by constructing a multi-module controller based on CPG.The different parallel modules will ensure the dynamic stability and agility of walking.In the proposed controller,a specific control task is accomplished by adding basic and superposed motions.The basic motions decide the basic foot end trajectories,which are generated by the predefined limit cycle of the CPG model.According to conventional kinematics-based design,the superposed motions are generated through different modules alter the basic foot end trajectories to maintain balance and increase agility.As a considerable stability margin can be achieved,different modules are designed separately.The proposed CPG-based controller is capable of stabilizing a walking quadruped robot and performing start and stop movements,turning,lateral movement and reversal in real time.Experiments and simulations demonstrate the effectiveness of the method. 展开更多
关键词 Central Pattern Generator(CPG) OPEN-LOOP stability AGILE locomotion control QUADRUPED ROBOTS
Learning Control of Quadruped Robot Galloping
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作者 Qingyu Liu Xuedong Chen +2 位作者 Bin Han Zhiwei Luo Xin Luo 《仿生工程学报:英文版》 SCIE EI CSCD 2018年第2期329-340,共12页
关键词 动物机器人 学习控制 奔驰 学习算法 动态行为 数据获得 控制函数 控制参数
步态驱动的四足动物低维物理运动生成方法
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作者 谢文军 杨智为 刘晓平 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期96-107,共12页
目的为了解决四足动物运动数据难以获取的问题,建立一种快速易用的四足动物运动重建和制作途径,提出了一种面向四足动物的实时低维运动生成方法。方法首先,建立以质点、刚体和弹簧为基础的低维物理解算器,将四足动物骨架抽象为低维... 目的为了解决四足动物运动数据难以获取的问题,建立一种快速易用的四足动物运动重建和制作途径,提出了一种面向四足动物的实时低维运动生成方法。方法首先,建立以质点、刚体和弹簧为基础的低维物理解算器,将四足动物骨架抽象为低维物理模型;其次,依据步态模式建立足迹约束,自脚向上分肢体求解全身物理质点的运动信息;最后,依据通用约束修正后的质点位置,反算全身动画骨骼节点,生成目标运动。结果针对不同步态、不同体型、不同风格的四足动物进行多组实验,本文方法能够达到330帧/s的生成速度,且具备良好的视觉效果和通用性。结论本文方法的输入数据易于学习和获取,计算过程实时稳定,可以快速生成符合视觉真实感的多风格运动数据。 展开更多
关键词 角色动画 四足动物 运动生成 低维物理模型 步态
AAPS模型驱动的四足足迹约束生成方法 预览
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作者 杨智为 谢文军 刘晓平 《计算机辅助设计与图形学学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期2066-2075,共10页
针对计算机动画的应用需求,引入生物学领域的先验知识,提出一种异步式的步态时序模型,并在此基础上实现一种足迹约束生成方法.首先对生物学领域内的经验知识进行建模,建立异步式的步态时序模型,以对四足动物的任意步态模式进行参数化的... 针对计算机动画的应用需求,引入生物学领域的先验知识,提出一种异步式的步态时序模型,并在此基础上实现一种足迹约束生成方法.首先对生物学领域内的经验知识进行建模,建立异步式的步态时序模型,以对四足动物的任意步态模式进行参数化的描述;然后通过设定速度参数,依据步态模型筛选出合适的步态模式,并在不同步态间进行过渡处理,生成四足动物完整运动序列的步态图;最后以步态图和速度为基础,面向地形、转向多种环境约束生成四足动物的足尖轨迹.实验结果证明,在生物学数据的支撑下,该方法仅需设置速度参数与环境约束便能够快速、有效地生成四足动物的足尖轨迹,将此轨迹应用于运动生成方法,可以求解出具有真实约束驱动的运动结果. 展开更多
关键词 角色动画 四足动物 运动生成 步态模式 足迹约束
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Effect of Hind Leg Morphology on Performance of a Canine-inspired Quadrupedal Robot
9
作者 James Andrew Smith Jamil Jivraj 《仿生工程学报:英文版》 SCIE EI CSCD 2015年第3期339-351,共13页
关键词 小型犬 四足机器人 性能 仿生机器人 形态 后肢 最高速度 比电阻
四足偏心轮腿机器人的越障研究 预览 被引量:2
10
作者 葛耿育 王宇俊 《西南师范大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期96-100,共5页
针对轮式移动机器人越障效果不够理想的现状,提出一种基于偏心轮作为行走单元的四足偏心轮腿机器人的模型,经过理论研究证明该设想具有一定的可行性。设计制作了一种四足偏心轮腿机器人样机,以高层建筑物的楼梯作为连续台阶障碍物,... 针对轮式移动机器人越障效果不够理想的现状,提出一种基于偏心轮作为行走单元的四足偏心轮腿机器人的模型,经过理论研究证明该设想具有一定的可行性。设计制作了一种四足偏心轮腿机器人样机,以高层建筑物的楼梯作为连续台阶障碍物,进行攀爬障碍物的实验,实验结果表明该机器人具有较好的越障效果。 展开更多
关键词 四足 偏心轮 机器人 越障
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一种仿牛机械足的设计与分析 预览 被引量:1
11
作者 张澈 陈浩 张群 《机械制造与自动化》 2013年第1期140-142,148共4页
基于仿生学,设计了一种仿牛机械足,可应用于四足步行机器人。首先介绍了四足机器人的总体设计方案。然后根据牛足在泥地、软土地行走的功能特点,设计出仿牛机械足,运用Solidworks对仿牛机械足进行建模,分析仿牛足的功能,并通过Sol... 基于仿生学,设计了一种仿牛机械足,可应用于四足步行机器人。首先介绍了四足机器人的总体设计方案。然后根据牛足在泥地、软土地行走的功能特点,设计出仿牛机械足,运用Solidworks对仿牛机械足进行建模,分析仿牛足的功能,并通过Solidworks静力学仿真模块对关键零件进行仿真分析。仿真结果表明仿生机械足可以很好地模拟牛足的功能并保证结构安全可靠。 展开更多
关键词 机器人 四足 仿生
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Gait Definition and Successive Gait-transition Method Based on Energy Consumption for a Quadruped 被引量:3
12
作者 Danpu Zhao (1) (2) Jing Xu (2) +2 位作者 Dan Wu (2) Ken Chen (2) Chengrong Li (1) 《中国机械工程学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第1期29-37,共9页
In nature,to realize the smooth motion for different speeds,the continuous gait transition is usually required for the quadrupeds.Thus,the gait simulation of quadrupeds is a requisite step to obtain the stable and en... In nature,to realize the smooth motion for different speeds,the continuous gait transition is usually required for the quadrupeds.Thus,the gait simulation of quadrupeds is a requisite step to obtain the stable and energy-efficient gait for the walking machines.In this paper,the definitions of the two gait parameters,phasic difference and duty factor are presented,which can determine the gait of the quadrupeds.Then,several typical gaits of the quadrupeds are analyzed such that the seven standard gaits and corresponding parameters are summarized.Additionally,the variance law of the two parameters,which determine the relationship of gait transition,is analyzed.Furthermore,the quadruped gait derivative spectrum (QGDS) is proposed and the gait definition of the quadrupeds is presented.To minimize the power consumption,the choice criterion of gait,the optimal gait in terms of the motion speed,duty factory,and power consumption for the walking machines,is developed.Last,the continuous variance of the gait is implemented by the simulation of the gait transition from walk to trot,which evaluate the choice criterion and transition of gait. 展开更多
关键词 GAIT DEFINITION STANDARD GAITS QUADRUPED gait-transition
基于VC++与PMAC的仿生四足机器人控制软件开发 预览
13
作者 丁希仑 张澈 陈浩 《机械制造与自动化》 2012年第6期162-164,共3页
对仿生四足机器人的机构及运动学进行分析,设计了一种基于Visualc++及可编程多轴控制器PMAC的控制系统。上位机采用Pc机控制,用Visualc++编写控制程序,负责处理与用户的信息交互,获取机器人各个运动参数,计算机器人运动轨迹并... 对仿生四足机器人的机构及运动学进行分析,设计了一种基于Visualc++及可编程多轴控制器PMAC的控制系统。上位机采用Pc机控制,用Visualc++编写控制程序,负责处理与用户的信息交互,获取机器人各个运动参数,计算机器人运动轨迹并向下位机发送指令等。下位机采用可编程多轴控制器PMAC,用PMAC运动程序编写,负责对每个关节电动机进行伺服控制。实践证明该控制系统运行平稳。 展开更多
关键词 机器人控制 四足 仿生 PMAC
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四足仿生机器人的分层实时控制系统 被引量:1
14
作者 马昕 王维 +4 位作者 宋锐 荣学文 孟健 李贻斌 王博 《山东大学学报:工学版》 CAS 北大核心 2012年第4期48-53,59共7页
针对山东大学机器人研究中心自主研发的液压驱动四足仿生机器人对控制系统的实时性和稳定性要求,设计实现了具有3层结构的分层式控制系统,包括环境感知层、控制执行层和远程控制层,给出了控制系统总体设计方案。利用基于Socket的网... 针对山东大学机器人研究中心自主研发的液压驱动四足仿生机器人对控制系统的实时性和稳定性要求,设计实现了具有3层结构的分层式控制系统,包括环境感知层、控制执行层和远程控制层,给出了控制系统总体设计方案。利用基于Socket的网络通信技术及基于管道和线程的进程间通信技术,完成了系统中实时数据通信;采用命名管道技术实现了传感器驱动模块挂栽,利用MySql数据库技术实现了系统运行过程中的数据备份。通过挂载激光扫描仪数据采集子进程和Trot步态控制任务实验表明,该分层式控制系统的通信实时性良好。 展开更多
关键词 液压驱动 四足 仿生 机器人 分层 实时控制系统
一种仿骆驼足的设计与仿真分析 预览
15
作者 张澈 陈浩 张群 《军民两用技术与产品》 2012年第6期 55-58,共4页
设计了一种基于仿生学的仿骆驼机械足,可应用于四足步行机器人。首先介绍了四足机器人的总体设计方案;然后根据骆驼足在沙地、软土地行走的功能特点,设计出仿骆驼足运动机构,并对机构进行了运动学分析;运用Solidworks对仿生机构进... 设计了一种基于仿生学的仿骆驼机械足,可应用于四足步行机器人。首先介绍了四足机器人的总体设计方案;然后根据骆驼足在沙地、软土地行走的功能特点,设计出仿骆驼足运动机构,并对机构进行了运动学分析;运用Solidworks对仿生机构进行建模,并通过Adams和Solidworks对建立的模型进行动力学与静力学仿真。仿真结果表明,仿生机械足可以很好地模拟骆驼足的功能并保证结构安全可靠。 展开更多
关键词 机器人 四足 仿生
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基于静平衡的四足机器人直行与楼梯爬越步态 预览 被引量:10
16
作者 黄博 赵建文 孙立宁 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期 226-232,共7页
为提升四足机器人的障碍爬越能力,采用稳定裕度作为四足机器人静态稳定的判据,以落足点形成的象限边界明确了不同初始位姿机器人的迈腿可能性.基于迈腿次序将所有步态划分为24种类型.利用运动空间需求最小、稳定裕度最大、步态协调... 为提升四足机器人的障碍爬越能力,采用稳定裕度作为四足机器人静态稳定的判据,以落足点形成的象限边界明确了不同初始位姿机器人的迈腿可能性.基于迈腿次序将所有步态划分为24种类型.利用运动空间需求最小、稳定裕度最大、步态协调性最好3个基本评价指标,对四足机器人的24种基本步态进行了对比分析.提出了基于投影分析法结合平面静平衡步态理论的楼梯爬越步态研究方法,并以上述3个特性参数最佳为要求,对楼梯爬越步态进行了系统仿真,所得结果为四足机器人的直行与楼梯爬越步态选择提供了理论依据.实验表明了所研究方法的有效性. 展开更多
关键词 四足 机器人 楼梯 步态
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具有弹性阻尼环节的四足仿生机器人步行腿研究 预览 被引量:2
17
作者 赵茜 王润孝 +1 位作者 李军 路新亮 《组合机床与自动化加工技术》 2008年第3期 10-12,15,共4页
基于仿生学,研制了一种具有弹性阻尼环节的步行腿机构并应用于四足仿生机器人中。介绍步行腿的总体设计方案;分析弹性阻尼环节的机械结构和工作原理并对其进行数学建模和动力学分析。以同侧步态为例,运用Pro/E分别对刚性腿和弹性腿... 基于仿生学,研制了一种具有弹性阻尼环节的步行腿机构并应用于四足仿生机器人中。介绍步行腿的总体设计方案;分析弹性阻尼环节的机械结构和工作原理并对其进行数学建模和动力学分析。以同侧步态为例,运用Pro/E分别对刚性腿和弹性腿进行了建模,并通过Adams对建立的模型进行了仿真分析。仿真结果表明该机构的应用能有效缓解四足仿生机器人在动态行走时地面对其产生的冲击。 展开更多
关键词 机器人 四足 仿生 步行腿 弹性阻尼环节 ADAMS
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基于ADAMS和Pro/MECHANICA的四足步行机器人机身底板的优化设计 预览
18
作者 谭小群 王润孝 +1 位作者 李军 赵茜 《组合机床与自动化加工技术》 2008年第7期 27-31,共5页
文章根据四足步行机器人虚拟样机在ADAMS环境下行走的动力学仿真分析,利用在Pro/ENGINEER中己经建立的机器人三维实体模型,在Pro/MECHANICA下对该样机模型的零件机身底板进行了静态分析,通过灵敏度分析确定底板的重要设计参数。以... 文章根据四足步行机器人虚拟样机在ADAMS环境下行走的动力学仿真分析,利用在Pro/ENGINEER中己经建立的机器人三维实体模型,在Pro/MECHANICA下对该样机模型的零件机身底板进行了静态分析,通过灵敏度分析确定底板的重要设计参数。以质量最轻为目标函数,在满足工作状态强度的条件下,完成了底板结构的优化设计,实现了对该零件的轻量化设计。研究表明,ADAMS和Pro/MECHANICA的结合可以有效地提高优化设计的效率, 展开更多
关键词 机器人 四足 PRO/MECHANICA ADAMS 优化设计 底板
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四足动物进化过程中的躯体拓扑稳定性 预览
19
作者 杨爽 刘家冈 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2008年第10期 4115-4116,4118,共3页
通过对四足动物躯体拓扑结构的分析比较,结果表明,四足动物躯体的拓扑形态在进化上具有高度稳定性,这种稳定性的具体原因尚不得而知,但可以肯定,控制四足动物躯体拓扑形态的基因在进化上也具有高度稳定性。分析认为,稳定性并不是... 通过对四足动物躯体拓扑结构的分析比较,结果表明,四足动物躯体的拓扑形态在进化上具有高度稳定性,这种稳定性的具体原因尚不得而知,但可以肯定,控制四足动物躯体拓扑形态的基因在进化上也具有高度稳定性。分析认为,稳定性并不是来自于选择,而是出于生物基因内部的某种原因;并不是躯体拓扑形态发生了变化而被选择所淘汰,而是变化根本就没有发生,或者发生了却不稳定。 展开更多
关键词 四足动物 躯体拓扑稳定性 形态 基因
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复合运动四足机器人行为模式控制体系设计 预览 被引量:2
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作者 黄博 王鹏飞 孙立宁 《机床与液压》 北大核心 2007年第4期 157-159,共3页
采用两级式硬件体系来实现复合运动四足机器人的控制,即微控制器层和PC层。其中自主开发的微控制器负责腿和躯干的低端控制;各微控制节点通过CAN总线与主控PC通信,主控PC负责上层协调与决策。基于此硬件体系,规划了腿层和躯体层两... 采用两级式硬件体系来实现复合运动四足机器人的控制,即微控制器层和PC层。其中自主开发的微控制器负责腿和躯干的低端控制;各微控制节点通过CAN总线与主控PC通信,主控PC负责上层协调与决策。基于此硬件体系,规划了腿层和躯体层两级式行为模式体系,分为三种具体的行为类型:迈步行为、姿态行为和导航行为。阐述了各行为之间的关系和参数。实验结果表明行为控制体系很好地协调了机器人的各行为反应。 展开更多
关键词 复合运动 四足 机器人 行为模型
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