3-D双足机器人步态切换与多目标优化以及随机不确定性鲁棒控制方法

批准号:
11772292
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
甘春标
依托单位:
学科分类:
A0702.非线性振动及其控制
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
袁海辉、葛一敏、黄伟迪、施佳晨、刘浏、徐小锋、田蒋仁
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中文摘要
3-D双足机器人研究所涉及的动力学与控制学科领域难点很多,如高维非线性、随机不确定、欠驱动、多域混杂、非光滑,也包含时变或时滞等问题。本项目拟在对平面双足机器人研究基础上,进一步开展对3-D双足机器人步态规划与多目标优化以及随机不确定性鲁棒控制研究。发展3-D双足机器人步态切换过渡阶段与步内稳定性控制策略,研究机器人切换步态的稳定性控制方法;深入分析双足机器人动态行走的多重性能要求,结合混杂零动力学方法,发展欠驱动3-D双足机器人的多目标优化算法;建立欠驱动3-D双足机器人的随机非线性动力学模型,对机器人控制器进行设计和优化,发展机器人动态行走的鲁棒控制策略;搭建先进的3-D双足机器人实验平台,开展3-D双足机器人动态行走的实验研究,验证上述理论与方法的可行性以及仿真计算结果的正确性。本项目的研究对于今后进一步设计与研制鲁棒性更强、效率更高的3-D双足机器人具有重要的科学意义和参考价值。
英文摘要
In a biped robot, there exist many difficulties in the field of dynamics and control, such as high dimension and nonlinearity, random uncertainty, underactuation, multi-domain hybrid, non-smoothness, and even time-variant or time-delay problems can arise. Based on our previous work on planar biped robot, this project will continue to study the gait planning, multi-objective optimization, and robust control on random uncertainty of a 3-D biped robot. We will propose the stability control strategy on the gait transition and in-step stages, and study the stability control method of transitional gait of the 3-D biped robot. By analyzing multiple performance demands of the robot in bipedal walking and combing with the method of hybrid zero dynamics, the multi-objective optimization algorithm will be developed. A stochastically nonlinear dynamical model will be established to design and optimize the controller in the underactuated 3-D biped robot and develop the robust control strategy on its stable walking. A physical prototype platform of the biped robot will be set up to perform the bipedal walking experiments to validate the theoretical and simulational results. We believe that there are important scientific significance and practical values to develop and manufacture a 3-D biped robot with stronger robustness and higher efficiency by this project.
3-D双足机器人研究所涉及的动力学与控制学科领域难点很多,如高维非线性、随机不确定、欠驱动、多域混杂、非光滑,也包含时变或时滞等问题。本项目在平面双足机器人研究基础上,进一步开展了对3-D双足机器人步态规划与多目标优化以及随机不确定性鲁棒控制研究。发展了3-D双足机器人步态切换过渡阶段与步内稳定性控制策略,给出了机器人切换步态的稳定性控制方法;深入分析了双足机器人动态行走的多重性能要求,结合混杂零动力学方法,提出了欠驱动3-D双足机器人的多目标优化算法;通过建立欠驱动3-D双足机器人的随机非线性动力学模型,对机器人控制器进行了设计和优化,提出了机器人动态行走的鲁棒控制策略;搭建了一个3-D双足机器人实验平台,开展了3-D双足机器人动态行走的实验研究,验证了上述理论与方法的可行性以及仿真计算结果的正确性。已发表期刊论文8篇,其中有5篇已为SCI收录,3篇为EI收录。已申请国家发明专利20项(其中已获授权14项,公开6项),并登记2项软件著作权。本项目的研究成果对于今后进一步设计与研制鲁棒性更强、效率更高的3-D双足机器人具有重要的科学意义和参考价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1631/fitee.1800206
发表时间:2019-08
期刊:Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering
影响因子:3
作者:Haihui Yuan;Yimin Ge;C. Gan
通讯作者:Haihui Yuan;Yimin Ge;C. Gan
DOI:--
发表时间:2018
期刊:力学学报
影响因子:--
作者:葛一敏;袁海辉;甘春标
通讯作者:甘春标
DOI:--
发表时间:2019
期刊:振动与冲击
影响因子:--
作者:王威;甘春标
通讯作者:甘春标
DOI:--
发表时间:2019
期刊:浙江大学学报(工学版)
影响因子:--
作者:袁海辉;葛一敏;甘春标
通讯作者:甘春标
DOI:10.1002/asjc.2437
发表时间:2020-09
期刊:Asian Journal of Control
影响因子:2.4
作者:Haihui Yuan;Yimin Ge;C. Gan
通讯作者:Haihui Yuan;Yimin Ge;C. Gan
基于多源传感信息融合的人形机器人自主行走系统研究
- 批准号:LY23E050010
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2023
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
仿人机器人刚-柔-软多体耦合动力学建模与全身协调控制方法研究
- 批准号:91748126
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
双足机器人多源随机不确定性建模与智能控制及其动力学仿真实验
- 批准号:11372270
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:82.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
辅助双足行走机器人的参数随机不确定动力学建模及其步态稳定控制
- 批准号:11142013
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:18.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
数控机床高速电主轴的不确定非参数动力学建模与动态预测
- 批准号:11172260
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:72.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
随机激励下哈密顿系统的响应识别与噪声作用机制
- 批准号:10672140
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
随机激励下混沌振动系统的动力学分析
- 批准号:10302025
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:甘春标
- 依托单位:
国内基金
海外基金
