专题 | 仿生机器人系统: 建模、设计、控制和感知
SCIENCE CHINA
Information Sciences
Vol. 63 Number 7
仿生机器人是《中国制造2025》和《机器人产业"十三五"发展规划》重点支持的研究领域, 文件明确指出机器人及相关技术研发的必要性和紧迫性, 提出应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、新型感知技术、智能控制方法的突破, 仿生机器人前沿技术研究得到了国内外研究机构和学者的广泛关注.
为了更好地将仿生机器人技术的最新研究成果介绍给读者, SCIENCE CHINA Information Sciences 在2020 年63 卷第7期组织出版了"仿生机器人系统: 建模、设计、控制和感知专题"(Special Focus on Bio-Robotic Systems: Modeling, Design, Control and Perception), 特别关注仿生机器人系统的建模、设计、控制和感知等研究, 聚焦仿生机器人在理论创新和技术研发等方面的研究现状、挑战分析、成果展示与未来应用前景.
Bio-inspired robotic impedance adaptation for human-robot collaborative tasks
Zeng, Chao; Yang, Chenguang; Chen, Zhaopeng
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170201
提出了一种能够同时在线调节机器人阻抗特性和前馈力矩的仿人控制策略, 使机器人能够根据人的动作行为实时调节柔顺性, 实现了未知动态环境下更高效、更智能、更灵活的人机协作.
Trajectory tracking control of a bionic robotic fish based on iterative learning
Wang, Ming; Zhang, Yanlu; Dong, Huifang; Yu, Junzhi
Sci China Inf Sci, 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, 提升了仿生机器鱼对不确定动态水生环境的适应能力.
A bio-inspired flight control strategy for a tail-sitter unmanned aerial vehicle
Zhu, Bin; Zhu, Jianzhong; Chen, Qingwei
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170203
为了提高能量利用率和巡航航程, 将一种具有全飞行包线的受鸟类飞行启发的间歇飞行策略应用于尾座式无人机, 提出了一种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明显降低.Mechanical structure of the tail-sitter with two motors
Design and analysis of a whole-body controller for a velocity controlled robot mobile manipulator
Li, Mantian; Yang, Zeguo; Zha, Fusheng; Wang, Xin; Wang, Pengfei; Li, Ping; Ren, Qinyuan; Chen, Fei
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170204
提出了非完整约束下移动机械臂的整体速度控制方法, 受人与生物运动方式启发, 通过设置任务优先级解决了移动机械臂轨迹跟踪、避碰、避奇异多任务控制问题.Multiple tasks implementation experiments
Design and experiment of bio-inspired GER fluid damper
Pu, Huayan; Huang, Yining; Sun, Yi; Wang, Min; Yuan, Shujin; Kong, Zhen; Yang, Peipei; Chu, Liufeng; Wu, Jinbo; Peng, Yan; Xie, Shaorong; Luo, Jun
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170206
研发了一种在挤压模式下工作的多电极ER 阻尼器, 与相同类型的阻尼器相比该阻尼器屈服应力更大, 可逆时间更小, 具有更好的力学性能, 能够作为仿生肌肉应用于机器人系统, 并在系统减震方面更具优势.Multiple plate electrode GER fluid damper
Development of a lower limb multi-joint assistance soft exosuit
Wu, Xinyu; Fang, Kai; Chen, Chunjie; Zhang, Yu
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170207
设计了一种柔性可穿戴下肢外骨骼装备, 确保系统在不受步态变化影响的情况下完成稳定的多地形行走任务. 所设计的柔性可穿戴设备能够适应人的步行速度变化, 使运动平均代谢率明显降低.The proposed exosuit with components labeled
Vision-based obstacle avoidance for flapping-wing aerial vehicles
Fu, Qiang; Yang, Yuhang; Chen, Xiangyang; Shang, Yalin
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170208
针对小型仿生扑翼飞行机器人避障问题, 提出了一种基于双目视觉的自主避障方法, 能够准确地实现障碍物识别并检测障碍物距离, 使仿生扑翼飞行机器人能够成功地避开飞行中的障碍物, 实现安全飞行.Experiments of a twotailed flapping-wing aerial vehicle
Data fusion using Bayesian theory and reinforcement learning method
Zhou, Tongle; Chen, Mou; Yang, Chenguang; Nie, Zhiqiang
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170209
提出了一种基于贝叶斯理论和强化学习结合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, 并且有效避免了时空对准问题, 提升了数据融合的准确程度.Gait planning and control method for humanoid robot using improved target positioning
Zhang, Lei; Zhang, Huayan; Xiao, Ning; Zhang, Tianwei; Bian, Gui-Bin
Sci China Inf Sci, 2020, 63(7): 170210
设计了一种仿人机器人爬楼梯步态规划与控制方法, 该方法利用神经网络技术实现楼梯位置定位, 采用静态步行方法规划仿人机器人爬楼梯的步态, 实现并视频展示了仿人机器人运动的实时控制, 对提升仿人机器人的复杂地形行走能力具有一定的借鉴意义.(a) Remote control platform and robot workspace; (b) Naomark in the view of Nao robot; (c) gait design of climbing stairs