仿人机器人

摘要： 为解决仿人机器人设计以经验设计或运动仿真验证为主,尚不存在以人类自身为参照,考虑走跑跳等多种运动行为要求下的初始设计方法问题,对人体多种运动行为进行运动捕捉与足底力测量,选择人体运动过程中关节力矩和关节功率作指标表征仿人机器人应达到的极限驱动能力。利用PhaseSpace三维运动捕捉系统和自行研制的至少5倍于体重的大量程集成化测力鞋系统对6名成年男性进行了走跑跳等运动行为的运动捕捉与足底力的测量实验,根据得到的149组实验数据,分析总结人体走、跑、跳等运动行为特征;采用牛顿-欧拉法对人体下肢机构进行逆动力学计算,用多元非线性拟合法拟合计算结果得到了各关节最大驱动力矩及功率方程式。综合归纳给出了不同运动方式下仿人机器人设计参考准则,为走跑跳等多运动方式仿人机器人的设计提供了参考。

摘要： 1959年诞生了世界上第一台工业机器人,自此机器人逐渐走进人类生活,触发了第三次工业革命,在世界经济发展、人类社会进步中发挥着越来越重要的作用。集电子、机械及人工智能、运动控制等多学科于一体的类型不同、作用不同的机器人产品被应用于生产、生活的各个领域,成为人类生产、生活的重要工具。随着人口老龄化问题在全球蔓延,劳动力短缺已经成为世界性的难题.

摘要： 仿人机器人是智能机器人的一种高级形态,是当前世界各国争相抢占的机器人制高点,在公共安全、灾害重建等领域中拥有广泛应用前景。目前,北京理工大学研制了七代仿生机器人,在理论研究、系统集成和核心零部件层面取得了核心技术突破。

摘要： 所有对人类行为、动作及思想进行模拟的机器装置都可以称为机器人。世界上第一台机器人于20世纪60年代诞生以来,相继问世了不同类型的多种机器人,机器人领域发生了巨大的变化。特别是随着计算机技术、信息技术、仿真技术等众多技术的快速发展,给人们的工作、生活、学习带来了巨大的变化,智能化已经成为人们生活方式的重要组成部分。人们对于社会生活中应用率越来越高的机器人也提出了越来越多的要求,希望机器人能够提供象人一样的服务。这使得仿人机器人成为学术界、企业界研究的热点领域。

摘要： 仿人机器人的模仿学习是指通过对人体行为动作序列的持续学习,识别人类动作特征,并据此生成仿人机器人自身运动序列,并执行相应的动作。文章针对仿人机器人模仿学习提出一种基于隐马尔可夫模型(HMM)的仿人机器人动作建模和生成的方法,实现对人体动作的持续学习。文章首先对人体动作数据通过向量的方法的进行匹配计算,转换成便于仿人机器人学习的关节角度,再用关节角度计算得到角速度与角加速度,从而得到完整动作数据。再利用隐马尔可夫模型对动作数据建模,完成新动作的动作识别,通过新动作与与原有动作对比相似性,证明向量方法的人体数据匹配计算的正确性,和基于隐马尔可夫模型建模及识别的有效性。

摘要： 针对仿人机器人攀爬的实时运动生成问题,提出一种基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法,能够综合优化路径和肢体运动.该方法将攀爬任务视为一个机械约束的NMPC问题,并使用了基于墙体图的状态相关权重和势函数.在每个采样时间点根据墙体信息和机器人的状态进行计算获得控制输入.此外,还提出了为NMPC在线配置性能指标的视距评估方法.研究结果表明:随着视距的减小,控制输入的计算时间也随之减少,有效降低了计算成本;与将墙体上的所有支撑都纳入视距范围的情况相比,攀爬时间最多能减少36.4％,有效适应了复杂的墙体模型.

摘要： 随着人工智能的迅猛发展,仿人机器人可以参与到越来越多的工作领域.在此过程中,高精度的机器人视觉技术越来越成为制约机器人工作水平的关键因素.因此,本文以高校主流的软银仿人机器人NAO为背景,分析了NAO执行高尔夫球任务所涉及的视觉识别的实现技术.

摘要： 为了克服传统中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)关节空间控制方法的复杂性和局限性,本文基于自学习中枢模式发生器模型,提出了一套在线调制和融合多传感器信息的仿人机器人环境自适应行走控制方法.算法难点在于如何在机器人的工作空间将自学习CPG用于工作空间轨迹生成,并使CPG参数直接和步态模式相关联.本文提出了利用自学习CPG来学习和实时生成机器人质心轨迹和脚掌轨迹的方法,在线调节机器人步长、抬腿高度和步行速度等关键参数.参考生物反射行为,利用传感反馈信息激发CPG以产生具有环境适应性的工作空间轨迹,提升行走质量.控制系统的参数通过优化算法来进一步改善行走性能.相比于传统的CPG关节空间法,本文所采用的自学习CPG工作空间法不仅极大简化了CPG网络结构而且提高了仿人机器人行走的适应性.最后,通过仿人机器人坡面适应性行走的仿真和实验,验证了所提出控制策略的可行性和有效性.

摘要： 从仿生学角度出发设计机器人下肢,提出一种绳索-齿轮混合传动方案的仿人机器人下肢结构。对仿人下肢机器人进行三维建模,并通过在ADAMS中进行绳索动力学仿真选出合适的绳索规格与型号,对简化后的下肢机器人结构进行动力学理论分析与仿真,结果表明了所设计结构的合理性,对于仿人机器人的设计具有一定的借鉴意义。

摘要： 双足行走机器人具有12个自由度,包括10个扭矩1.5 N·m的总线舵机和2个扭矩0.15 N·m的普通PWN(脉冲宽度调制)小舵机,10个总线舵机构成机器人的腿部,2个小舵机构成腰部和头部.总线舵机之间用硬铝金属U形件和多功能连接件,用防松螺丝套件连接.脚底由透明亚克力板构成,底部粘接带颗粒软橡胶皮,提高机器人与地面之间的摩擦来防滑.本设计采用STM32f103RCT6单片机作为双足行走机器人的控制核心,通过嵌入式程序开发,使用线性CCD(电荷耦合器件)让机器人自主寻线,并采用STC8A8K单片机对线性CCD进行控制,在OLED显示屏上显示CCD采集的电压值,从而实现对机器人行走路径的精准控制.

摘要： 实现仿人机器人低速移动到快速机动的转变,存在着许多困难.本文提出一种基于力模式的3D倒立摆模型来描述机器人跑步运动过程中连杆力变化情况.该模型中,质心在连杆力的作用下达到期望的运动轨迹,而连杆力由预先定义好的力模式计算得到,并用非线性的优化方法求解.采用OpenGL编写的仿人机器人动画平台,生成机器人周期性跑步运动动画.结果表明,跑步步态逼真,提出的新方法对于跑步运动轨迹的规划有效可靠.

摘要： 实现仿人机器人在复杂环境中的运动,特别是实现主动仿人机器人对非结构环境的适应能力,是仿人机器人研究的核心目标之一.生物学研究表明,人类的稳定步行行走是一个固有的节律运动和传感反射作用的过程,并且具有简单且鲁棒的运动控制策略.本研究针对非结构环境中的步行运动,从生物学角度出发,通过对人类行走过程的生物感知与反射机理进行研究,提出了基于生物感知和反射机理的仿人机器人步行运动控制方法.

摘要： 仿人机器人整体重量主要取决于舵机、骨架的重量,舵机可以根据扭矩、尺寸、电压等选择合适的,骨架考虑到刚度、重量等,一般选用铝合金或者铝材料,骨架的轻量化是机器人轻量化的关键,利用ANSYS软件进行形变和应力分析,研究关节件打孔对于承载能力的影响,孔的大小、形状等对于承载能力的影响.计算结果表明:关节件打孔在不影响其强度的情况下可有效减轻其重量,不同的孔的大小、形状对强度、重量有不同的影响,应综合考虑在减轻重量的同时保证其强度.

摘要： 本文首先介绍了仿人机器人的发展及研究现状，其次介绍了仿人机器人应用领域，然后详细介绍了自由度—模拟关节运动；驱动电机—模拟肌肉等仿人机器人的生物力学设计，介绍了步态规划、能量节省化、稳定性等生物力学在仿人机器人研发中的研究方向及手段。

摘要： 仿人机器人的动态移动控制是一个具有挑战性的课题,而机器人的跳跃动作是一个最简单的动态移动过程.本文将仿人机器人简化成一个包含三个刚性杆的模型,研究其起跳前下蹲动作的最优控制策略.首先采用拉格朗日方法建立系统的动力学模型,然后采用参数化模型描述各关节角的运动规律,最后以机器人的ZMP(零力矩点)条件和地面反力为约束条件,以下蹲过程中各关节能耗总和最小为目标对该问题进行寻优,得到了关节的最优轨迹,通过动力学模型求解该最优轨迹下的关节控制力矩,实现了该模型下蹲动作的最优控制策略的求解.

摘要： 为了在人机交互中使仿人机器人表情更加接近人类,基于仿人机器人嵌入式系统结构平台,利用嵌入式芯片控制舵机的方法,对多自由度仿人机器人面部表情进行了设计和实现.首先,通过嵌入的系统芯片对舵机进行控制,利用其转动角度和脉冲宽度之间的关系,达到舵机对相应面部自由度的控制;然后,系统采用分时复用和串并结合的方法,产生PWM波控制信号,使得在表情发生时各舵机达到同步进行的效果;最后,通过有限状态机构造情绪抑制模型,让机器人拥有一定的情绪抑制能力.经过大量的试验和仿真,验证了本系统具有较高的可行性.

摘要： 传统的6 自由度腿部逆运动学求解可以得到唯一解, 仿人机器人7 自由度腿部由于冗余自由度的存在, 其逆运动学求解比6 自由度腿部更难。本文采用D- H 方法对现有的仿人机器人7 自由度的下肢进行运动学建模与分析, 用位姿分离法求解步行运动中的逆运动学解, 在LMS Virtual.Lab仿真平台上仿真, 为解决机器人的动力学问题做必要的准备。

摘要： 提出了一种在仿人机器人关节处采用双向动力学建模的方法。考虑到关节处两个不同传输方向的功率传输效率，根据地面约束力和关节力矩的定义，将仿人机器人简化为五连杆结构，采用Lagrange 方程建立了仿人机器人的双向动力学模型。对双向动力学模型进行计算机仿真，在小型仿人机器人SHR-6S 平台上进行对比实验，实验结果验证了该双向动力学模型的有效性。

摘要： 针对仿人机器人NAO实际行走距离受环境因素(如脚底打滑)和自身因素(如关节的反作用力)的影响，导致其与理论期望距离有一定偏差的情况，提出了一种基于自适应神经模糊推理系统的行走距离预测方法。通过获得NAO行走距离的相关数据，采用网格分割法，构建自适应模糊推理系统来预测机器人实际行走的距离。训练时采用网格分割、BP算法和最小二乘算法的组合优化。对训练后的系统进行了分析与测试，仿真实验证明了方法的有效性。

摘要： 应用D-H法建立机器人双臂的关节坐标系并确定杆件参数,建立机器人的正逆运动学模型,提出一种几何法结合逆变换求解运动学的新方法.在Matlab环境下利用蒙特卡罗法计算出双臂的工作空间,并讨论在协调工作空间内主臂与物体、主臂与从臂之间的位姿约束关系,对笛卡尔空间及关节空间的运动轨迹进行规划.用Robotics Toolbox工具箱对机器人正逆运动学进行仿真,从而验证机器人结构设计的合理性,为机器人的动力学分析、双臂协调作业以及快速抓取作业奠定了必要的基础.

摘要： 本发明公开了一种长度可变的仿人机器人减振足及仿人机器人，减振足包括足前端、足后端和减振装置；减振装置包括橡胶块、底板、存储仓、用于固定存储仓的翘板、连接在存储仓顶部的盖板；底板、翘板均为向上弯曲的弧形结构，橡胶块设置在底板与存储仓之间；足前端的前部向上弯曲，中部设有第一排孔，足前端前部的底面依次设有第一传感器、第一减振层和防滑层；足后端前部设有第二排孔，足后端的后部与减振装置连接。本发明能够实现机器人足长在一定范围的变换，从而帮助确定不同机器人稳定行走所需的足长极限值，能够承受控制误差和不平整地面产生的足底振动，解决了当前机器人足不能调节长度，在不平整地面以仿人步态行走时的振动、足底打滑问题。

摘要： 本申请实施例提供一种仿人机器人的解耦控制方法、装置和仿人机器人，该方法包括：将任务分解得到运动学任务和动力学任务，并将关节分为运动学任务关节和动力学任务关节；根据运动学任务中末端的期望位置和期望速度、及末端的实际运动状态求解运动学任务关节的期望位置和期望速度以用于执行运动学任务；计算运动学任务关节的力矩；基于计算的运动学任务关节的力矩求解动力学任务关节所需力矩的优化模型，得到动力学任务关节所需的力矩以用于执行动力学任务。本申请的技术方案可将运动学控制和动力学控制两种控制方式在同一框架下同时实现，可根据任务需求选择不同控制任务的控制方式，且在控制效果上不产生冲突。

摘要： 本发明提供了一种仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节，属于仿人机器人技术领域。本发明的二自由度模块化仿人机器人关节包括两组相同的驱动和传动机构，该驱动和传动机构为：电机轴与丝杠一端连接，滑块的中间孔与丝杠啮合，滑块下端通孔与连杆一的一端套接，连杆一另一端通过十字轴组件一与连杆二一端连接，连杆二另一端与关节轴承组件固连，关节轴承组件与U型架的执行端固连。本发明能减小仿人机器人手臂或腿部关节运动时机构的转动惯量，结构稳定、灵活度高，并可根据不同的使用需求选择不同类型的丝杠进行针对性设计。

摘要： 本申请提供了一种仿人机器人腰关节和仿人机器人，该腰关节包括：第一瓦结构、第二瓦结构、第一过渡结构、第二过渡结构、第一基板和第二基板。第一过渡结构的第一端与第一瓦结构的第一端滑动连接，第二过渡结构的第一端与第一瓦结构的第二端滑动连接，以限定第一瓦结构沿第一弧线摆动；第一基板的一侧面与第二瓦结构的第一端滑动连接，第二基板的一侧面与第二瓦结构的第二端滑动连接，以限定第二瓦结构沿第二弧线摆动；第一过渡结构的第二端与第二瓦结构的第三端固定连接，第二过渡结构的第二端与第二瓦结构的第四端固定连接。通过上述方案能使机器人具有较高的抗冲击能力，且使其对制造和安装精度要求都不高。

摘要： 本发明涉及机器(OE)、优选地仿人机器人(RI)与至少一个人类对话者(INT)之间的对话方法，所述对话方法包括由电脑实施的以下步骤：a)识别所述人类对话者；b)从数据库(BDD)中提取包括多个对话变量的对话者资料(INT_PR)，至少一个值被分配给至少其中一个所述对话变量；c)接收和分析来自所述对话者的至少一句句子；以及d)至少根据在步骤c)中接收和编译的所述句子以及所述对话者资料的一个对话变量来提出和发送至少一句答句。

摘要： 本发明公开了一种长度可变的仿人机器人减振足及仿人机器人，减振足包括足前端、足后端和减振装置；减振装置包括橡胶块、底板、存储仓、用于固定存储仓的翘板、连接在存储仓顶部的盖板；底板、翘板均为向上弯曲的弧形结构，橡胶块设置在底板与存储仓之间；足前端的前部向上弯曲，中部设有第一排孔，足前端前部的底面依次设有第一传感器、第一减振层和防滑层；足后端前部设有第二排孔，足后端的后部与减振装置连接。本发明能够实现机器人足长在一定范围的变换，从而帮助确定不同机器人稳定行走所需的足长极限值，能够承受控制误差和不平整地面产生的足底振动，解决了当前机器人足不能调节长度，在不平整地面以仿人步态行走时的振动、足底打滑问题。

摘要： 本发明提供了一种仿人机器人及其二自由度模块化仿人机器人关节，属于仿人机器人技术领域。本发明的二自由度模块化仿人机器人关节包括两组相同的驱动和传动机构，该驱动和传动机构为：电机轴与丝杠一端连接，滑块的中间孔与丝杠啮合，滑块下端通孔与连杆一的一端套接，连杆一另一端通过十字轴组件一与连杆二一端连接，连杆二另一端与关节轴承组件固连，关节轴承组件与U型架的执行端固连。本发明能减小仿人机器人手臂或腿部关节运动时机构的转动惯量，结构稳定、灵活度高，并可根据不同的使用需求选择不同类型的丝杠进行针对性设计。

摘要： 本申请提供一种仿人机器人的调试方法、无线调试装置及仿人机器人，属于仿人机器人通信技术领域。该方法应用于无线调试装置，上位机通过无线调试装置与仿人机器人无线通信连接，该方法包括：接收上位机发送的调试指令，调试指令用于指示仿人机器人执行预设动作；将调试指令转换为预设格式的调整信号；向仿人机器人发送调整信号；接收仿人机器人发送的调整反馈信号，并将调整反馈信号发送给上位机。本申请可以更加灵活地实现对仿人机器人的远程控制调试。

摘要： 本申请实施例提供一种仿人机器人的解耦控制方法、装置和仿人机器人，该方法包括：将任务分解得到运动学任务和动力学任务，并将关节分为运动学任务关节和动力学任务关节；根据运动学任务中末端的期望位置和期望速度、及末端的实际运动状态求解运动学任务关节的期望位置和期望速度以用于执行运动学任务；计算运动学任务关节的力矩；基于计算的运动学任务关节的力矩求解动力学任务关节所需力矩的优化模型，得到动力学任务关节所需的力矩以用于执行动力学任务。本申请的技术方案可将运动学控制和动力学控制两种控制方式在同一框架下同时实现，可根据任务需求选择不同控制任务的控制方式，且在控制效果上不产生冲突。

摘要： 本实用新型提供了一种仿人机器人腰关节和仿人机器人，该腰关节包括：第一瓦结构、第二瓦结构、第一过渡结构、第二过渡结构、第一基板和第二基板。第一过渡结构的第一端与第一瓦结构的第一端滑动连接，第二过渡结构的第一端与第一瓦结构的第二端滑动连接，以限定第一瓦结构沿第一弧线摆动；第一基板的一侧面与第二瓦结构的第一端滑动连接，第二基板的一侧面与第二瓦结构的第二端滑动连接，以限定第二瓦结构沿第二弧线摆动；第一过渡结构的第二端与第二瓦结构的第三端固定连接，第二过渡结构的第二端与第二瓦结构的第四端固定连接。通过上述方案能使机器人具有较高的抗冲击能力，且使其对制造和安装精度要求都不高。