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公开(公告)号：CN112068578A
公开(公告)日：2020-12-11
申请号：CN202010890340.1
申请日：2020-08-29
Applicant: 上海大学
IPC: G05D1/08 , B62D57/032
Abstract: 本发明公开了一种非对称无边轮模型被动节律行走的稳定性调节方法及系统，该方法中的非对称无边轮模型包括两个辐条数均为n/2的无边轮框架以某一相对角度固连而成，非对称无边轮模型的辐条末端位置可达区域为一割形区域，依照不同功能作用规律，将该区域进一步划分为分区域I、分区域II、分区域III、分区域IV。最终系统稳定性计算模块通过求解系统的运动方程，得到用于评价系统稳定性的特征值，最终系统稳定性主动调节模块通过调节模型的几何特征参数，来调节系统的最终稳定性。本发明对于实现足式机器人稳定双足行走，具有更为直接有效的指导意义。
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公开(公告)号：CN112026952A
公开(公告)日：2020-12-04
申请号：CN202010890342.0
申请日：2020-08-29
Applicant: 上海大学
IPC: B62D57/032
Abstract: 本发明提供了一种基于停止运动吸引域的对称无边轮模型运动行为调节方法，包括：基于对称无边轮模型的初始动能和斜面倾角，构造和描述对称无边轮模型的初始状态，并创建状态坐标系，状态坐标系所形成的区间即为吸引域区域；依据模型参数对最终稳定状态吸引域进行分类，在状态坐标系中构造并获得相应的吸引域区域；计算多种不同的吸引域区域间的边界；依据初始状态和吸引域区域共同计算获得对称无边轮模型的最终稳定状态；通过调节模型参数，使最终稳定状态符合期望。本发明基于对对称无边轮模型的停止运动吸引域的计算分析，构建出能够实现预期运动特征的完整的调节方法，为将无边轮模型用于指导真实机器人仿双足行走研究提供切实方案。
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公开(公告)号：CN112077875B
公开(公告)日：2021-08-20
申请号：CN202010851649.X
申请日：2020-08-21
Applicant: 上海大学
IPC: B25J17/02
Abstract: 本发明公开了一种基于高效单向内动力的机器人高动态摆动关节，包括：动力传动模块、换向模块和壳体；壳体包括电机连接端盖、关节外壳和输出端端盖；电机连接端盖与关节外壳固连；所述输出端端盖与所述关节外壳固连；所述关节外壳与机器人机身相连；关节的输出旋转动力由动力传动模块提供，与机器人腿连杆相连，并带动机器人腿连杆的运动；换向模块安装在动力传动模块内，且两轴为共线关系。动力传动模块仅需通过单向旋转提供单方向的内动力，对电机的制动要求降低；换向模块，既可以有效抵御换向过程中的加速度冲击，也提供了关节摆动频率的主动调节功能，适用于高动态运动机器人。整体采用模块化设计，结构紧凑，进一步增强了实用性。
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公开(公告)号：CN112077875A
公开(公告)日：2020-12-15
申请号：CN202010851649.X
申请日：2020-08-21
Applicant: 上海大学
IPC: B25J17/02
Abstract: 本发明公开了一种基于高效单向内动力的机器人高动态摆动关节，包括：动力传动模块、换向模块和壳体；壳体包括电机连接端盖、关节外壳和输出端端盖；电机连接端盖与关节外壳固连；所述输出端端盖与所述关节外壳固连；所述关节外壳与机器人机身相连；关节的输出旋转动力由动力传动模块提供，与机器人腿连杆相连，并带动机器人腿连杆的运动；换向模块安装在动力传动模块内，且两轴为共线关系。动力传动模块仅需通过单向旋转提供单方向的内动力，对电机的制动要求降低；换向模块，既可以有效抵御换向过程中的加速度冲击，也提供了关节摆动频率的主动调节功能，适用于高动态运动机器人。整体采用模块化设计，结构紧凑，进一步增强了实用性。
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公开(公告)号：CN112965506B
公开(公告)日：2022-02-22
申请号：CN202110139486.7
申请日：2021-02-01
Applicant: 上海大学
IPC: G05D1/08 , B62D57/032
Abstract: 本发明公开了一种平面单轮无边轮在空间斜面的运动行为及稳定性分析方法，该方法包括：建立坐标系并构造平面单轮无边轮模型；计算模型在空间斜面中的周期化转动和周期化碰撞阶段的系统动力学方程；基于步幅函数和Newton‑Raphson迭代得到系统的稳定周期解，从能量角度对系统进行稳定性分析；建立模型在空间斜面和平面斜面中的运动关系。其中平面单轮无边轮模型是车轮去掉轮框剩下内部轮辐的轮机构，无边轮在空间斜面上的运动为轮腿与斜面不断的“转动‑碰撞”的循环运动；通过计算得到系统的稳定周期解并研究其在空间斜面和平面斜面中的运动行为关系。本发明方法对于将无边轮机构应用于足式仿生机器人设计和运动分析具有重要理论价值。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112965506A
公开(公告)日：2021-06-15
申请号：CN202110139486.7
申请日：2021-02-01
Applicant: 上海大学
IPC: G05D1/08 , B62D57/032
Abstract: 本发明公开了一种平面单轮无边轮在空间斜面的运动行为及稳定性分析方法，该方法包括：建立坐标系并构造平面单轮无边轮模型；计算模型在空间斜面中的周期化转动和周期化碰撞阶段的系统动力学方程；基于步幅函数和Newton‑Raphson迭代得到系统的稳定周期解，从能量角度对系统进行稳定性分析；建立模型在空间斜面和平面斜面中的运动关系。其中平面单轮无边轮模型是车轮去掉轮框剩下内部轮辐的轮机构，无边轮在空间斜面上的运动为轮腿与斜面不断的“转动‑碰撞”的循环运动；通过计算得到系统的稳定周期解并研究其在空间斜面和平面斜面中的运动行为关系。本发明方法对于将无边轮机构应用于足式仿生机器人设计和运动分析具有重要理论价值。
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公开(公告)号：CN112818542A
公开(公告)日：2021-05-18
申请号：CN202110138734.6
申请日：2021-02-01
Applicant: 上海大学
IPC: G06F30/20 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种非对称双轮无边轮模型在空间斜面运动的分析方法，包括双轮无边轮模型和固定坐标系创建、运动坐标系和状态空间创建、两种转动碰撞模式分析、单腿支撑三维运动的动力学方程计算、双腿支撑三维运动的动力学方程计算、稳定性分析和运动关系分析共六个步骤。非对称双轮无边轮模型由两个平面单轮无边轮在空间中相错布置而成，两个平面单轮无边轮间通过横梁连接，以模拟人类双腿的间距。本发明可以更加真实地模拟人类下肢运动，为足式机器人的研制开发与高能效运动性能的实现提供了有效依据。
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公开(公告)号：CN115469544B
公开(公告)日：2025-01-24
申请号：CN202211111432.0
申请日：2022-09-13
Applicant: 上海大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明涉及一种基于双弹簧负载倒立摆模型的无边轮主动发力控制方法。该方法以无边轮的每一个运动步为周期，循环运行；并将每一个运动步起始时的支撑腿和该运动步结束时的支撑腿各自等效为一个弹簧，从而将这两个等效弹簧和无边轮的集中质量共同构成双弹簧负载倒立摆模型。基于该双弹簧负载倒立摆模型的主动发力控制方法包含八个主要步骤，分别为施加补偿力、计算当前步起始能量、计算当前步终止能量、计算当前步能量损失值、估算下一步能量补偿值、计算腿部刚度调节值、计算下一步补偿力、循环内赋值。本发明给出了用于保持无边轮系统能量稳定的腿部补偿力计算及施加方法，整体计算快速，能够实现无边轮在水平地面、阶梯等地形中的连续稳定运动。
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公开(公告)号：CN115469544A
公开(公告)日：2022-12-13
申请号：CN202211111432.0
申请日：2022-09-13
Applicant: 上海大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明涉及一种基于双弹簧负载倒立摆模型的无边轮主动发力控制方法。该方法以无边轮的每一个运动步为周期，循环运行；并将每一个运动步起始时的支撑腿和该运动步结束时的支撑腿各自等效为一个弹簧，从而将这两个等效弹簧和无边轮的集中质量共同构成双弹簧负载倒立摆模型。基于该双弹簧负载倒立摆模型的主动发力控制方法包含八个主要步骤，分别为施加补偿力、计算当前步起始能量、计算当前步终止能量、计算当前步能量损失值、估算下一步能量补偿值、计算腿部刚度调节值、计算下一步补偿力、循环内赋值。本发明给出了用于保持无边轮系统能量稳定的腿部补偿力计算及施加方法，整体计算快速，能够实现无边轮在水平地面、阶梯等地形中的连续稳定运动。
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公开(公告)号：CN112818542B
公开(公告)日：2022-08-09
申请号：CN202110138734.6
申请日：2021-02-01
Applicant: 上海大学
IPC: G06F30/20 , G06F111/10 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种非对称双轮无边轮模型在空间斜面运动的分析方法，包括双轮无边轮模型和固定坐标系创建、运动坐标系和状态空间创建、两种转动碰撞模式分析、单腿支撑三维运动的动力学方程计算、双腿支撑三维运动的动力学方程计算、稳定性分析和运动关系分析共六个步骤。非对称双轮无边轮模型由两个平面单轮无边轮在空间中相错布置而成，两个平面单轮无边轮间通过横梁连接，以模拟人类双腿的间距。本发明可以更加真实地模拟人类下肢运动，为足式机器人的研制开发与高能效运动性能的实现提供了有效依据。
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