基于足地作用的重载六足机器人脚力分配与优化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51575120
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0501.机器人与机构学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Six-leg mobile equipment can be applied to military, post disaster relief, construction in mountain region, planetary exploration, etc., because of its advantages such as well stability, and strong adaptability of rough terrain. The domestic designed six-leg robots in recent decades are almost principle prototype with light load and small dimension, which can rarely be used to practical application. This project will conduct the following studies: ① Clarify the mechanical mechanism of leg-soil interaction by various leg-soil interaction mechanical experiments, which can lay a foundation for the high adhesion foot design; ② Propose the approach of bionic design for leg foot simulation of legged robot based on anatomy research results to design bionic leg foot mechanism with high carrying capacity and great adhesion force; ③ Establish recursive dynamics model of six-leg robot based on leg-soil interaction mechanical model to realize mobile control of six-leg robot; ④ Establish leg force distribution strategy and optimization method for six-leg robot under stable walking, foot slip and disturbance instability. To achieve the goal of practical application of six-leg mobile robot in rough terrain with the realization of leg-soil interaction mechanical effect and interaction mechanism, the design of bionic leg foot mechanism with high carrying capacity and great adhesion and the establishment of leg force distribution strategy and optimization method.
六足移动装备具有稳定性好、承载能力高、地形适应性强等优势,在军事、灾后救援、山地施工、星球探测等方面都有很强的应用需求。目前国内研制的六足机器人大都属于轻载、小尺度范畴的原理样机,很少能实际应用。本课题拟开展以下研究:①通过多种足地相互作用力学试验,阐明足地相互作用力学机理,为大附着力足底结构设计奠定基础②基于解剖学的研究成果,提出足式机器人腿足仿生设计方法,实现高承载、大附着特性仿生腿足机构设计③基于足地相互作用力学模型,建立六足机器人递归动力学模型,为六足机器人移动控制奠定基础④六足机器人稳态行走、足端打滑、扰动失稳等状态下的脚力分配策略和优化方法。揭示六足机器人足地接触的力学效应与作用机理、提出六足机器人高承载大附着腿足机构设计方法和重载六足机器人脚力分配策略与优化方法,为六足机器人在复杂环境中实际应用奠定基础。

结项摘要

六足移动机器人具有稳定性好、承载能力高、地形适应性强等优势,在军事、灾后救援、山地施工、星球探测等方面都有很强的应用需求。目前国内研制的六足机器人大都属于轻载、小尺度范畴的原理样机,很少能实际应用。本课题完成了以下研究内容:通过多种足地相互作用力学试验,阐明足地相互作用力学机理,为大附着力足底结构设计奠定基础;基于解剖学的研究成果,提出足式机器人腿足仿生设计方法,实现高承载、大附着特性仿生腿足机构设计;基于足地相互作用力学模型,建立了六足机器人递归动力学模型,为六足机器人移动控制奠定基础;六足机器人稳态行走、足端打滑、扰动失稳等状态下的脚力分配策略和优化方法。揭示六足机器人足地接触的力学效应与作用机理、提出六足机器人高承载大附着腿足机构设计方法和重载六足机器人脚力分配策略与优化方法,为六足机器人在复杂环境中实际应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(6)
专利数量(9)
Minimizing the Energy Consumption for a Hexapod Robot Based on Optimal Force Distribution
基于最佳力分布的六足机器人能耗最小化
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2962527
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang, Guanyu;Ding, Liang;Yu, Haitao
  • 通讯作者:
    Yu, Haitao
The Effects of Walking Speed and Hardness of Terrain on the Foot-Terrain Interaction and Driving Torque for Planar Human Walking
行走速度和地形硬度对人平面行走足地相互作用和驱动力矩的影响
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2913474
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    CHUANXIAO YANG;LIANG DING;KUNPENG WANG;RONG SONG;DEWEI TANG;HAIBO GAO;ZONGQUAN DENG
  • 通讯作者:
    ZONGQUAN DENG
基于时域无源性控制的六足机器人双边触觉遥操作
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李佳钰;尤波;许家忠;丁亮;陈翰南;高海波
  • 通讯作者:
    高海波
State estimation of a heavy-duty hexapod robot with passive compliant ankles based on the leg kinematics and IMU data fusion
基于腿部运动学和 IMU 数据融合的被动柔性踝关节重型六足机器人的状态估计
  • DOI:
    10.1007/s12206-018-0741-4
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Journal of Mechanical Science and Technology
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yufei Liu;Haibo Gao;Liang Ding;Guangjun Liu;Zongquan Deng;Nan Li
  • 通讯作者:
    Nan Li
Low Impact Force and Energy Consumption Motion Planning for Hexapod Robot with Passive Compliant Ankles
具有被动柔性脚踝的六足机器人的低冲击力和能耗运动规划
  • DOI:
    10.1007/s10846-018-0828-2
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INTELLIGENT & ROBOTIC SYSTEMS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Gao, Haibo;Liu, Yufei;Yu, Haitao
  • 通讯作者:
    Yu, Haitao

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其他文献

永磁同步电机失磁故障仿真研究
  • DOI:
    10.13352/j.issn.1001-8328.2019.04.013
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    王琦;林治国;高海波;盛晨兴;徐晓滨
  • 通讯作者:
    徐晓滨
具有解耦功能的二维倾角模拟装置
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高海波;梁忠超;丁亮;邓宗全;曲建俊
  • 通讯作者:
    曲建俊
永磁同步电机匝间短路对电机性能影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志勇;孙俊;高海波;盛晨兴;徐晓滨
  • 通讯作者:
    徐晓滨
载人月球车单轮月面直线加速行驶的模拟算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    宇航学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁忠超;王永富;金马;高海波;邓宗全
  • 通讯作者:
    邓宗全
激发子诱导下合作杨细胞钙、氢离子流的振荡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    西北农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈应柏;高海波
  • 通讯作者:
    高海波

其他文献

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高海波的其他基金

复杂环境大尺度六足机器人的协同感知-决策-控制方法与验证
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    275 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
月球探测重载六足移动机器人基础理论及关键技术研究
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    51275106
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基于滑转沉陷和轮刺效应的月球车轮地相互作用地面力学及其应用研究
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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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