单腿失效的六足机器人失稳调整策略与步态规划

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:h123456p
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
六足机器人在危险或灾难环境中运动时,腿部容易发生故障并且无法及时进行人工修复。如果故障机器人可以根据当前情况找到能够让其继续运动的步态,则认为机器人在当前故障情况下可以进行容错运动,这样会提高六足机器人在未知环境中的适用性。本文对六足机器人在运动过程中,支撑腿发生单腿失效时的稳定性进行分析,并根据当前情况利用余下正常腿生成新的步态。具体内容有以下四个部分:
  1、当六足机器人处于三角步态运动时,对支撑腿发生单腿失效时的情况进行失稳分析;分别对单腿失效六足机器人的力、力矩平衡、实时重心等参量进行求解分析;利用零力矩点法和力-角稳定锥法相结合对单腿失效六足机器人进行稳定性分析,从而确定机器人是否发生失稳倾翻。
  2、根据单腿失效六足机器人失稳倾翻特点,构建有效的支撑平面;计算求出调整腿足端可达空间的解析解,采用调整腿力臂极大化的方法选择调整腿的落足点;求出关节驱动和调整时间的约束条件,在调整时间内对调整腿的落足点进行确认;当单腿失效的六足机器人达到静态稳定时,将机体位姿调整至下一运动状态的初始位姿。
  3、根据失稳判定流程对单腿失效六足机器人的动态稳定性进行分析,得到一组相对稳定的容错步态;对CPG网络拓扑结构及权重矩阵进行分析得到基本节律运动信号;设计一种基于中枢模式发生器(CPG)的自适应容错步态控制方法,分别对CPG模型的节律发生层(RG)和模式发生层(PF)进行构建;对A4腿发生失效的情况进行数值模拟,通过MATLAB仿真得到自适应容错步态下的关节输出信号曲线。
  4、用Adams与MATLAB联合仿真搭建机器人的模型及控制系统,分别对失稳调整策略和自适应容错步态进行仿真验证;结果表明失稳调整策略可以防止机器人在运动过程中支撑腿发生单腿失效而引起的机体倾翻;将基于CPG的自适应容错步态与常规容错步态进行仿真对比,通过对比采集足端受力、驱动力矩、稳定裕度等数据信息,验证了自适应容错步态具有更好的稳定性及有效性。
其他文献
发动机有效扭矩的实时估计是混合动力系统扭矩动态协调控制的基本要求,但由于指示扭矩难以直接测量,基于MAP标定的摩擦扭矩又会随发动机运行磨损而发生改变,这给发动机有效扭矩的估计带来了困难。本文提出了一种基于发动机瞬时转速的有效扭矩实时观测方法,用于混合动力系统中发动机的有效扭矩精确控制。  首先,建立了基于扰动因子的角度域曲轴动力学模型,用于描述时变过程瞬时转速与有效扭矩、指示扭矩和摩擦扭矩的关系。
学位
钝体绕流广泛存在于航空,船舶,海洋开发,地面交通,建筑环境等诸多工业生产和社会生活领域中。因此,对钝体绕流的流动特性和流场结构进行深入研究具有非常重要的现实意义。圆柱绕流是钝体绕流的经典研究范式之一。流体流过圆柱分离时,剪切层交替脱落在圆柱后形成大尺度的拟序结构——卡门涡街。大尺度卡门涡结构对流场的动量和热量(被动标量)输运以及流场的小尺度特性都有非常显著的影响。在圆柱尾迹由近场到远场的演化过程中
学位
本文针对液体火箭按发动机故障诊断方法进行研究,通过学习利用数据挖掘技术,学习不同分类算法,利用云模型思想与贝叶斯分类器理论,提出了基于云模型与贝叶斯分类器的液体火箭发动机故障诊断方法,并对该方法的适用性和算法的诊断准确性进行了评估。  本文分别利用线性判别分析(LDA)、简单贪婪算法、基于互信息选择的特征选择方法对发动机原始特征空间进行降维,计算结果表明,降维后的新特征空间,故障向量可以采用最有利
近年来,氮、磷等污染物超标排放已经产生了许多严重的影响。即便我国加大了对水污染的管控力度,但污染问题依然严重。根据我国国情,开发一种能耗低,效率高的新型污水处理工艺具意义重大。因为传统的生物脱氮工艺流程长、投资成本高,现今国内外研究人员陆续开发了多种新型脱氮工艺,其中同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)具有投加碳源少
学位
针对部分企业危险工业废水集中处理费用高的问题,本文研究了减量化处理危险工业废水的技术。此技术采用真空蒸发的方法提取危险工业废水中的大部分纯水,产出浓缩液。其中真空蒸发的方法利用了双程相变换热器进行换热,废水在真空泵形成的低温低压环境下蒸发,其所需的热量由真空泵产生的过热蒸汽在高温高压环境下冷凝释放的热量提供。因此水蒸汽的汽化潜热得以回收重复利用,也就是说这部分能量不需要外界提供,而真空泵消耗的能量
学位
由于微型机电系统(MEMS)具有微型化、可批量生产、集成化程度高、易于扩展、多学科交叉的特点,近几年来得到了迅速的发展。而微型机电系统内的微流体驱动控制引擎——微泵是制约和推动微流体设备发展的关键,是国内外微流体设备研究的重点领域之一。Knudsen泵凭借着其无运动部件、结构简单、易于批量制造、易于扩展、能量来源广泛、低能耗等优点,受到了国内外众多学者们的关注,对其的研究和相关理论也日臻完善。前人
学位
随着组织工程的迅速发展,能够模拟人体微环境的三维细胞培养技术应运而生,逐渐显示出比传统二维细胞培养方式更加全面的优势。将三维细胞培养技术应用到肿瘤研究中,可探索肿瘤侵袭机制、肿瘤微环境、肿瘤药物筛选等系列领域,有效解决了二维培养实验结果准确性低的问题。微流控芯片技术凭借微尺度、高效率等众多优势,在细胞研究中应用广泛,通过设置合理的培养结构,可以实现一种或多种细胞的芯片在线长期培养,为生命科学领域的
真空蝶阀具有洁净无油、体积小、不受介质流向影响等优点,被广泛应用于半导体制造、生物制药等需求清洁真空的行业。在实际工况下,真空蝶阀可能会面临复杂苛刻的抽气环境,如含粉尘颗粒气体、吸入压力或温度的变化等。因此研究真空蝶阀内流体的流动特性和蝶阀的热场分布与热变形具有重要意义。  本文主要利用计算流体力学(CFD)方法、数值传热学方法及有限元分析方法(FEM)对真空蝶阀展开研究。根据蝶阀结构,建立其内部
学位
钛酸锌(ZnTiO3)材料具有优异的微波介电性能,已经在移动通讯设备中的片式介质谐振器,气体传感器,颜料和薄膜太阳能电池等器件方面得到了应用。同时,钛酸锌又是宽禁带半导体材料,对其进行磁性元素的掺杂可能使其成为新的稀磁半导体材料。现有对钛酸锌的研究大多聚焦于其纳米,粉体和块体材料,且纯相钛酸锌难以获得,所以其在光学和电磁方面的报道比较匮乏。另外,改变材料的化学计量比或者进行元素掺杂将会改变材料的物
视频监控平台互联作为安防领域的重要研究课题,对平安城市的有效推进有着重大的应用价值。随着公民安全保护意识的逐渐提高,人们对公共财产安全的防护需求也越来越高,作为安防领域的关键技术之一,视频监控的覆盏范围也就成为了维护公共财产安全的重要因素,如果能将视频监控系统统一连接起来,则会更加快速直观的提升安全防护的范围。而现有的视频监控系统在实现方式方面并不统一。基于实时流传输协议(Real TimeStr