机器人

专题 仿生机器人系统建模设计控制和感知

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科学中国

信息科学

卷。 63 7号

仿生机器人是指模仿生物特征的一类机器人。 它们具有运动灵活性高、环境适应性强的特点。 在救灾、公共安全、社会服务等领域具有广阔的应用前景。 目前,仿生机器人在物理结构、机动性等方面具有诸多优势。 与仿生物体相比,性能仍有差距。 迫切需要对仿生机器人系统的共性科学问题和关键技术进行系统、深入的研究,以促进仿生机器人的应用和发展。

仿生机器人是《​​中国制造2025》和《机器人产业十三五规划》支持的重点研究领域。 文件明确指出了机器人及相关技术研发的必要性和紧迫性,提出加快下一代机器人研究和应用。 ,抢占机器人技术的下一个制高点。 随着新材料、新驱动、新传感技术、智能控制方法等方面的突破,仿生机器人前沿技术研究受到国内外研究机构和学者的广泛关注。

为了更好地向读者介绍仿生机器人技术的最新研究成果,《科学中国·信息科学》组织出版了《仿生机器人系统:建模、设计、控制与感知专题》2020年第7期第63卷:建模、设计、控制和感知),重点关注仿生机器人系统的建模、设计、控制和感知研究,重点关注仿生机器人在理论创新和技术研发方面的研究现状、挑战分析和成果。 示范及未来应用前景。

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用于人机协作任务的仿生机器人阻抗适应

曾超; 杨晨光; 陈兆鹏

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170201

提出了一种仿人控制策略,可以同时在线调整机器人的阻抗特性和前馈扭矩,让机器人根据人类的动作行为实时调整其柔顺性,实现未知动态中更高效、更智能、更灵活的人类环境。 机器协作。

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锯切任务的实验装置

基于迭代学习的仿生机器鱼轨迹跟踪控制

王明; 张艳露; 董惠芳; 于俊志

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170202

详细分析了多关节仿生机器鱼的动力学模型,提出了仿生机器鱼的迭代学习控制策略,解决了仿生机器鱼的高机动游动控制问题,提高了仿生机器鱼的适应性。仿生机器鱼适应不确定的动态水生环境。 能力。

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仿生机器鱼游泳截图

尾座无人机的仿生飞行控制策略

朱斌; 朱建中; 陈庆伟

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170203

为了提高能量利用率和巡航范围,将受鸟类全飞行包线启发的间歇飞行策略应用于尾座无人机,并提出了基于过渡控制律的全能量控制系统。 与稳定飞行相比,滑翔飞行的平均机械功率显着降低。

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两电机尾座机械结构

速度控制机器人移动机械臂全身控制器的设计与分析

李满天; 杨泽国; 查福生; 王鑫; 王鹏飞; 李平; 任沁源; 陈飞

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170204

本文提出了一种非完整约束下移动机械臂的整体速度控制方法。 受人类和生物体运动模式的启发,它通过设置任务优先级来解决移动机械臂轨迹跟踪、碰撞避免和奇异性避免的多任务控制问题。

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多任务实现实验

仿生GER流体阻尼器的设计与实验

濮、华严; 黄伊宁; 孙毅; 王敏; 袁舒金; 孔震; 杨佩佩; 楚六峰; 吴金波; 彭艳; 谢少荣; 罗军

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170206

开发了一种挤压模式下的多电极电流变阻尼器。 与同类型阻尼器相比,该阻尼器具有较大的屈服应力、较短的可逆时间、较好的力学性能,可作为仿生肌肉。 适用于机器人系统,在系统减震方面更具优势。

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多板电极 GER 流体阻尼器

下肢多关节辅助软质外衣的研制

吴新宇; 方凯; 陈春杰; 张宇

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170207

设计了一种灵活的可穿戴下肢外骨骼设备,确保系统能够稳定地完成多地形行走任务,而不受步态变化的影响。 设计的柔性可穿戴设备能够适应人们步行速度的变化,使运动平均化。 新陈代谢率显着降低。

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拟议的外装套装,其组件标记为

基于视觉的扑翼飞行器避障

付强; 杨,余杭; 陈向阳; 尚雅琳

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170208

针对小型仿生扑翼飞行机器人的避障问题,提出一种基于双目视觉的自主避障方法,能够准确实现障碍物识别并检测障碍物的距离,使仿生扑翼飞行机器人能够成功避开飞行障碍物,实现安全飞行。

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双尾扑翼飞行器实验

使用贝叶斯理论和强化学习方法进行数据融合

周同乐; 陈、牟; 杨晨光; 聂志强

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170209

提出一种基于贝叶斯理论和强化学习的多传感器数据融合算法,解决了仿生机器人系统任务规划技术中的多源数据融合问题,有效避免了时空对准问题,提高了数据融合效率。 准确度。

改进目标定位的仿人机器人步态规划与控制方法

张雷; 张华彦; 肖宁; 张天伟; 卞桂斌

中国科学信息科学, 2020, 63(7): 170210

设计了一种仿人机器人爬楼梯步态的规划和控制方法。 该方法利用神经网络技术实现楼梯位置定位,采用静态行走方法规划仿人机器人的爬楼梯步态,并在视频上实现并显示仿人机器人的运动。 该实时控制对于提高仿人机器人在复杂地形上的行走能力具有一定的参考意义。

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(a) 远程控制平台和机器人工作空间; (b) Nao机器人看来的Naomark; (c) 爬楼梯步态设计

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