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Dynamic wheeled motion control of wheel-biped transformable robots 认领 引用 被引量：2
1
作者 Chao Zhang Tangyou Liu +2 位作者 Shuang Song Jiaole Wang Max Q-H.Meng 《Biomimetic Intelligence & Robotics》 2022年第2期1-8,共8页
Most existing biped robots can only walk with their feet or move by wheels.To combine the best of both worlds,this paper introduces the dynamic wheeled control including wheeled locomotion and in-situ wheel-to-foot(Wt... Most existing biped robots can only walk with their feet or move by wheels.To combine the best of both worlds,this paper introduces the dynamic wheeled control including wheeled locomotion and in-situ wheel-to-foot(WtF)transformation of a full-sized wheel-biped transformable robot SR600-II.It can traverse on flat surfaces by wheels and transform to footed stance through its switching modules when facing obstacles.For wheeled locomotion,the kinematics considering upper-body lumped center-of-mass(CoM)constraint is first derived.Then,the dynamics of wheeled locomotion is modeled as a wheeled inverted pendulum(WIP)with variables related to the pose of upper body.After that,a parameter-varying linear quadratic regulator(LQR)controller is utilized to enable dynamic wheeled locomotion.For WtF transformation,the WtF balance constraints are first revealed.Then,a WtF transformation strategy is proposed to tackle the problem when robot transforms from wheeled balance state to in-situ biped stance state.It enables the robot to pass by the transition stages in which both wheels and feet touch the ground and to maintain its balance at the same time.Simulations and experiments on the SR600-II prototype have validated the efficacy of proposed dynamic wheeled control strategies for both wheeled locomotion and in-situ WtF transformation. 展开更多
关键词 Wheel-biped transformable robot Dynamic control Wheeled locomotion Parameter-varying LQR control Wheel-to-foot transformation
双足轮腿机器人跳跃运动规划与仿真 认领 引用 被引量：1
2
作者 王泽龙 张志安 《自动化技术与应用》 2026年第4期122-128,共7页
针对双足轮腿机器人在非结构化地形中适应能力不足、越障性能受限的问题,对机器人跳跃阶段进行了轨迹规划,使其可以利用跳跃动作来实现越障功能。首先,基于并联五连杆结构,采用几何法建立单腿运动学模型,推导虚拟腿长与关节角度映射关... 针对双足轮腿机器人在非结构化地形中适应能力不足、越障性能受限的问题,对机器人跳跃阶段进行了轨迹规划,使其可以利用跳跃动作来实现越障功能。首先,基于并联五连杆结构,采用几何法建立单腿运动学模型,推导虚拟腿长与关节角度映射关系及变化率;其次,引入虚拟模型控制(virtual model control,VMC),将机构简化为可变长度虚拟弹簧杆件,利用虚功原理实现力与力矩动态映射。进而提出双质量弹簧倒立摆(double-mass spring-loaded inverted pendulum,DM-SLIP)模型,将跳跃分为起跳、上升、下降、着地四阶段,优化起跳与着地阶段的弹簧参数,并采用3次多项式插值规划质心轨迹,结合PD控制与重力前馈计算腿部支撑力。最后在Simscape中建立仿真模型,以0.25 m障碍进行测试。结果表明,虚拟腿长跟踪误差保持在0~14.2%,连续跳跃过程中机身姿态能快速稳定,速度与力矩均收敛,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 双足轮腿机器人 虚拟模型控制 轨迹规划 跳跃运动 运动学建模
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基于双足攀爬运动的全方位爬楼机器人结构设计 认领 引用
3
作者 韩培蕾 胡昌格 边子元 《现代制造工程》 北大核心 2026年第2期50-55,11,共6页
针对目前爬楼机器人普遍存在的结构复杂及运动稳定性不足等问题,梳理了既有爬楼机械结构研究成果,借鉴双足攀爬运动机理,提出一种基于双足攀爬运动的全方位爬楼机器人结构设计方案。该机器人通过爬楼机械臂的主动旋转驱动实现层级爬升,... 针对目前爬楼机器人普遍存在的结构复杂及运动稳定性不足等问题,梳理了既有爬楼机械结构研究成果,借鉴双足攀爬运动机理,提出一种基于双足攀爬运动的全方位爬楼机器人结构设计方案。该机器人通过爬楼机械臂的主动旋转驱动实现层级爬升,并带动主体结构完成上行动作,其驱动系统创新性地应用麦克纳姆轮与全向辅助轮,构建复合轮组配置,有效增强了攀爬过程中的系统稳定性,显著提升了平地移动及避障作业效率。控制系统搭载ESP32-S3主控芯片,通过定制化控制算法实现对传感器信号的精准解析,达成爬楼动作的智能执行。通过实体样机研制及多场景楼梯适应性测试,验证该爬楼机器人能够稳定、高效地完成攀爬任务,同时具备通过模块化改装拓展至多领域应用的技术潜力。 展开更多
关键词 全方位爬楼机器人 双足攀爬 全方位移动 复合轮组 结构设计
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双足式轮腿机器人的机构寄生演变研究 认领 引用 被引量：1
4
作者 韦为 巫静 +1 位作者 黄亿 张昊 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2025年第5期26-30,38,共5页
串联式轮腿机器人存在的刚度低和运动精度不高等不足,而空间多连杆混联机器人虽然具有更优异的刚度特点,但是其自由度分析复杂且约束情况判断困难,针对这些问题,受到生物寄生的启发并基于机构宿主-寄生的机理,设计了一款具有1条宿主支链... 串联式轮腿机器人存在的刚度低和运动精度不高等不足,而空间多连杆混联机器人虽然具有更优异的刚度特点,但是其自由度分析复杂且约束情况判断困难,针对这些问题,受到生物寄生的启发并基于机构宿主-寄生的机理,设计了一款具有1条宿主支链和4条寄生支链的双足式宿主-寄生轮腿机器人(HPWL)。以此为基础制作了HPWL机器人实物样机,通过旋量理论分析了机器人的自由度,通过样机的动平台实验验证了其正确性,结合多款寄生机构的子样机,对HPWL机器人的寄生演变过程进行了讨论分析。在寄生演变过程中,寄生支链的增加对机构的自由度产生影响,在一定程度上增大运动灵活性或通过限制某些方向上的运动,从而减少局部自由度。对支链的自由度进行具体分析可实现对闭环机构约束情况的精确掌控。结果表明:宿主-寄生机构的自由度分析方法,可以对HPWL机器人的机构寄生演变过程进行简明高效的分析,研究的结果为空间多连杆混联式双足机器人的设计开发提供了重要的思路和方法。 展开更多
关键词 宿主-寄生机构 宿主-寄生轮腿机器人 双足机器人 寄生演变 自由度
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基于平面五杆并联机构的多模态双腿轮机器人研究 认领 引用
5
作者 张国亮 陈新朋 +2 位作者 张宇 萧永胜 王展妮 《机械工程师》 2025年第12期17-20,共4页
针对移动机器人在复杂环境中的路面适应性与高机动性需求,提出了一种具有多运动模态的并联双腿轮机器人系统。该机器人采用平面五杆并联轮足机构,通过优化关节负载分布,使单个驱动器仅承担总负载的1/4,从而降低制造成本并提高结构刚度... 针对移动机器人在复杂环境中的路面适应性与高机动性需求,提出了一种具有多运动模态的并联双腿轮机器人系统。该机器人采用平面五杆并联轮足机构,通过优化关节负载分布,使单个驱动器仅承担总负载的1/4,从而降低制造成本并提高结构刚度。在膝关节处集成Omni全向轮,使机器人能够通过结构重构实现多模态运动控制。基于理论模型,研制了原型样机,通过试验验证了关节驱动性能与多模态运动的可行性。测试结果表明,该机器人结构紧凑、负载分配合理,能够满足室内外复杂环境的机动需求,为足轮融合机器人设计提供了新思路。 展开更多
关键词 并联机器人 腿足机器人 双腿轮机器人 多运动模态
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表征被动双足行走的二维无边轮辐的动力学及稳定性分析 认领 引用 被引量：1
6
作者 奚如如 王兴松 韩亚丽 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1066-1074,共9页
为验证具有被动行走特征的二维无边轮辐稳定极限环的存在,使静止于斜坡上的无边轮辐以不同的初始运动条件开始运动,对其进行运动学及动力学分析,建立表征被动双足行走理论的无边轮辐模型的无碰撞阶段运动方程及碰撞瞬间切换方程.利用庞... 为验证具有被动行走特征的二维无边轮辐稳定极限环的存在,使静止于斜坡上的无边轮辐以不同的初始运动条件开始运动,对其进行运动学及动力学分析,建立表征被动双足行走理论的无边轮辐模型的无碰撞阶段运动方程及碰撞瞬间切换方程.利用庞加莱映射理论进行斜坡上滚动的无边轮辐运动稳定性分析,结果表明,不动点与极限环为轮辐运动稳定性的表征参数,且不动点与极限环的存在与轮辐的辐条数目、惯性矩参数、运动初始条件和斜坡角度有关.利用M ATLAB软件对不动点与极限环的存在进行仿真分析,验证了在一定的斜坡角度和初始运动条件下无边轮辐可实现稳定持续的下坡滚动.基于无边轮辐模型可建立斜坡上行走的无驱动被动双足行走模型,将下坡时由重力提供的驱动力等同于主动驱动力施加到平面上行走的无驱动被动双足行走模型,可以减少驱动能量损耗及简化行走控制理论. 展开更多
关键词 无轮辐轮 被动双足行走 庞加莱映射 不动点 极限环
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基于模糊MPC算法的双轮足机器人运动控制研究 认领 引用
7
作者 霍智 杨旗 《建模与仿真》 2026年第1期233-242,共10页
针对双轮足机器人在外部干扰下易姿态发散、对精确模型敏感且在线求解压力大的问题,本文提出一种模糊调度——模型预测控制(Fuzzy-MPC)一体化方案。方法以倒立摆模型近似为预测模型,在不改变凸QP结构的前提下:1)依据IMU的姿态误差与变... 针对双轮足机器人在外部干扰下易姿态发散、对精确模型敏感且在线求解压力大的问题,本文提出一种模糊调度——模型预测控制(Fuzzy-MPC)一体化方案。方法以倒立摆模型近似为预测模型,在不改变凸QP结构的前提下:1)依据IMU的姿态误差与变化率构造风险度量,将其连续映射到“采样步长/预测域”以实现自适应预测时域;2)设计两路Mamdani模糊器(位移–速度、俯仰角–角速度)生成误差补偿系数,按指数衰减注入到滚动预测轨迹,抵消模型失配与数值滞后的影响。以MATLAB平台进行对比显示:在15°与30°初始倾角两种场景下,相较于PD与标准MPC,Fuzzy-MPC可在更短稳定时间与更小位移漂移的同时,显著降低约束违背与执行器持续饱和的风险,体现出更好的鲁棒性与能耗友好性。 展开更多
关键词 模型预测控制 双轮足机器人 模糊控制 MATLAB
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