基于接触构型运动分解的四足机器人适应性控制方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61473304
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0306.自动化检测技术与装置
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

In order to promote the application of walking robots and improve their environmental adapability, the task is proposed, which includes quadruped dynamic terrain-walking control based on time-pose control and realization of designed prototype of quadruped robot walking on terrain with better compliance. Firstly, using the observation and analyze of mammal's walking and running, exterior characters are gained and applied to determine the detailed requirement of quadruped walking control. Then, inspired by the idea of multi-level control, quadruped gait control is developed by designning online motion planning method under the frame of time-pose control. Thirdly, the problem of quadruped postural control is divided into the control of two individual planar dual-leg mechanism in two orthogonal plane under the motion decomposition based on configuration of contact,and the dynamic control of planar dual-leg mechanism based on floating base systems' control is researched to realize the trajectory tracing of quadruped trunk and to keep balance of the quadruped robot combining with the calculation of landing position of swing legs. Furthermore, the swing foot-ground contact control based on force servo of single joint is studied, while the force and moment between swing leg and trunk is taken as disturbance. Finally, the prototype's dynamic walking on terrain is realized by synthesized above-mentioned methods. The potential achievements have theoretical values on solving the problem of improving legged robots' environmental adapability and practical values to propel the application of walking robots.
为拓展步行机器人应用范围,以提升四足机器人地面环境适应能力为任务,开展步行机器人适应性控制方法研究。通过哺乳类四足动物运动特性观察、分析,了解其动态步行的外在特点,把握四足仿生机器人动态运动控制各环节的需求;构建位置、姿态、力等多传感器信息分层反馈结构;提出基于支撑构型的运动分解方法,设计在线规划方法,结合内外环设计思路,开展步态控制研究;将四足姿态控制问题分解为两个正交平面上独立控制问题,研究平面两腿机构的动力学建模与控制,借鉴动基座机器人控制思想,实现其上体轨迹跟踪,并结合摆动腿落脚位置计算和落脚控制策略,实现上体平衡控制;把摆动腿运动过程中产生的与上体之间的力/力矩(包括由接触力/力矩导致的)视为干扰,开展基于力内环的摆动腿接触控制研究;最后综合应用上述控制方法,在样机上实现复杂地面环境下的动态步行运动控制。预期成果对于解决步行机器人地面环境适应问题具有重要理论价值。

结项摘要

为拓展步行机器人应用范围, 提升四足机器人地面环境适应能力为任务, 课题开展了步行机器人适应性控制方法研究。首先通过哺乳类四足动物运动特性观察、分析,了解其动态步行的外在特点,把握四足仿生机器人动态运动控制各环节的需求,并构建多传感器信息分层反馈结构;然后提出基于支撑构型的运动分解方法, 设计在线规划方法,结合内外环设计思路,开展步态控制研究,将四足姿态控制问题分解为两个正交平面上独立控制问题,研究平面两腿机构的动力学建模与控制,借鉴动基座机器人控制思想,实现其上体轨迹跟踪,并结合摆动腿落脚位置计算实现平衡控制;进一步把摆动腿运动过程中产生的与上体之间的力/力矩(包括由接触力/力矩导致的)视为干扰,开展基于力内环的摆动腿接触控制研究;最后综合应用上述控制方法,在仿真环境和样机上实现了复杂地面环境下的动态步行运动控制。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(19)
专利数量(2)
Joint torque and velocity optimization for a redundant leg of quadruped robot
四足机器人冗余腿关节扭矩和速度优化
  • DOI:
    10.1177/1729881417731897
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Robotic Systems
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Taihui Zhang;Honglei An;Hongxu Ma
  • 通讯作者:
    Hongxu Ma
点足式机器人不平整地面柔顺行走
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Advaned Robotic Systems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯文琦;张太辉
  • 通讯作者:
    张太辉
接触一致仿人机器人在线规划和控制方法研究
  • DOI:
    10.4028/www.scientific.net/amr.163-167.1879
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International Journal of Robotics and Automation
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Wenqi Hou;Jian Wang;Jianwen Wang;Hongxu Ma
  • 通讯作者:
    Hongxu Ma
基于力位鲁棒控制的四足机器人对角小跑步态柔顺落脚控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中南大学学报自然科学版(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    lin lang;jian wang;qing wei
  • 通讯作者:
    qing wei
基于切换控制的对角步态四足机器人动态稳定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International journal of advanced robotic systems
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    lin lang;jian wang;jinhui rao
  • 通讯作者:
    jinhui rao

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其他文献

南大巴山东段上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组钾质斑脱岩锆石U-Pb年龄及其构造意义
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨潇
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    2019
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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王剑的其他基金

多方多级量子密码协议理论研究
  • 批准号:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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