【摘要】：在目前仿人機(jī)器人研究工作中,機(jī)器人與人類在動(dòng)作柔順性方面仍存在一定差距,這主要是因?yàn)轵?qū)動(dòng)的柔性不足。使用柔索對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),能夠使機(jī)器人在動(dòng)作過(guò)程中能夠很好地吸收沖擊,且更加平穩(wěn)地完成各種動(dòng)作,降低能耗。然而柔索驅(qū)動(dòng)也存在一定的問(wèn)題,如柔索只能受拉而不能受壓,因此控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的一個(gè)完整自由度需要至少兩條柔索同時(shí)進(jìn)行拮抗控制。使用兩條柔索進(jìn)行控制時(shí),不僅會(huì)對(duì)關(guān)節(jié)角度產(chǎn)生影響,也會(huì)對(duì)關(guān)節(jié)力矩產(chǎn)生影響,因此需要設(shè)計(jì)一種關(guān)節(jié)控制策略,對(duì)關(guān)節(jié)位置和力進(jìn)行控制。本文構(gòu)建了雙柔索拮抗驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的物理模型,建立了柔索收縮量與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種關(guān)節(jié)控制策略,該策略包含位置控制和力控制兩部分�？紤]到柔索控制模型的高度非線性,在位置控制部分采用改進(jìn)型自抗擾控制器(ADRC)對(duì)當(dāng)前位置誤差下所需關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行求解,柔索張力分配部分結(jié)合所需力矩對(duì)兩側(cè)柔索張力進(jìn)行分配。確定了待調(diào)節(jié)參數(shù)及各參數(shù)對(duì)控制器性能的影響。改進(jìn)了人工魚群算法,通過(guò)設(shè)置各維相對(duì)獨(dú)立的搜索參數(shù),加強(qiáng)多維并行尋優(yōu)能力,針對(duì)不同階段對(duì)搜索參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整,提高了算法的尋優(yōu)速度和精度。在前、后期分別對(duì)落后人工魚進(jìn)行激勵(lì)、重新投放。針對(duì)控制系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)建立了目標(biāo)函數(shù),運(yùn)用人工魚群算法對(duì)ADRC參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。本文在MATLAB中搭建了ADRC控制系統(tǒng),使用ADAMS與MATLAB聯(lián)合仿真,對(duì)人體動(dòng)作過(guò)程中的關(guān)節(jié)角度進(jìn)行了跟蹤。該研究針對(duì)柔索只能傳遞拉力而不能承受推力等的特性,提出了一種柔索收縮量主動(dòng)控制策略,實(shí)現(xiàn)了柔索驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩的控制,和向指定位置的平穩(wěn)無(wú)波動(dòng)調(diào)整。因此,該控制策略在柔索驅(qū)動(dòng)控制以及改善仿人機(jī)器人的動(dòng)作性能的研究中具有重要的意義。
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士研究生學(xué)位論文，提供更好的服務(wù)。繼“Rig”機(jī)器人誕生之后，各國(guó)均展開(kāi)了對(duì)仿人機(jī)器人的研究工作，在，以日本在機(jī)器人領(lǐng)域的研究成果最為引人注目。在 1970 年，日本早稻田發(fā)出了一款名為“WABOT-1”的仿人機(jī)器人[4]，該機(jī)器人集成了運(yùn)動(dòng)控制系覺(jué)系統(tǒng)、對(duì)話系統(tǒng)，成為了仿人機(jī)器人發(fā)展史上劃時(shí)代的杰作。1986 年，大學(xué)成功研制了 WL-12(R)步行機(jī)器人[5]，通過(guò)其軀體的動(dòng)作對(duì)下肢動(dòng)作進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了高速平穩(wěn)行走。此后，有關(guān)仿人機(jī)器人的研究工作主要集中在驅(qū)和相關(guān)控制方式的研究上。

圖 1.1 WABOT-1 機(jī)器人Fig 1.1 WABOT-1 robot圖 1.2 WL-12(R)Fig 1.2 WL-12(R) robot在 20 世紀(jì) 90 年代，隨著智能控制算法的不斷發(fā)展，，仿人機(jī)器人的控制到了長(zhǎng)足的發(fā)展[6]，其智能化水平和功能都得到了大大提高。較為著名有司研制的 Asimo 機(jī)器人[7]。Asimo 機(jī)器人是本田公司開(kāi)發(fā)的世界上第一臺(tái)行穩(wěn)定國(guó)內(nèi)行走的雙足仿人機(jī)器人，該機(jī)器人能夠進(jìn)行上下樓梯，慢速奔作。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP242;TP18

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉曉麗;熊良鵬;;改進(jìn)的人工魚群算法在機(jī)器人控制中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2015年05期

2 侯月陽(yáng);吳偉國(guó);高力揚(yáng);;有撓性驅(qū)動(dòng)單元的雙足機(jī)器人研制與步行實(shí)驗(yàn)[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

3 韓莉莉;許軍輝;寧yN;朱邦河;;基于ADAMS/Cable模塊的柔索驅(qū)動(dòng)仿真研究[J];中原工學(xué)院學(xué)報(bào);2014年06期

4 廖煜雷;劉鵬;王建;張銘鈞;;基于改進(jìn)人工魚群算法的無(wú)人艇控制參數(shù)優(yōu)化[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2014年07期

5 謝云德;李曉龍;佘龍華;竇峰山;戴春輝;;一種基于邊界特征的簡(jiǎn)易非線性二階離散跟蹤微分器的設(shè)計(jì)[J];控制與決策;2014年06期

6 高志強(qiáng);;自抗擾控制思想探究[J];控制理論與應(yīng)用;2013年12期

7 齊乃明;秦昌茂;宋志國(guó);;高超聲速飛行器改進(jìn)自抗擾串級(jí)解耦控制器設(shè)計(jì)[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年11期

8 虞漢中;馮雪梅;;人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];機(jī)械工程師;2010年07期

9 周振雄;曲永印;楊建東;劉德君;;采用改進(jìn)型自抗擾控制器的平面磁軸承懸浮控制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年06期

10 孫彪;孫秀霞;;離散系統(tǒng)最速控制綜合函數(shù)[J];控制與決策;2010年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李曉磊;一種新型的智能優(yōu)化方法-人工魚群算法[D];浙江大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 相遠(yuǎn)飛;雙足仿人機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃與平衡控制[D];浙江大學(xué);2011年

2 張新禹;阻攔索的動(dòng)力學(xué)特性分析及仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

3 楊鈺;基于優(yōu)化ADRC的雙級(jí)矩陣變換器閉環(huán)控制策略研究[D];湘潭大學(xué);2009年

4 董紅紅;基于ADRC的某型跟蹤裝置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2667274