本文關(guān)鍵詞：基于氣動柔性驅(qū)動的膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練變剛度控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2014年

變剛度柔性關(guān)節(jié)的動態(tài)剛度辨識和控制方法研究

孟西聞  

【摘要】：足式機(jī)器人中引入可變剛度的柔性關(guān)節(jié)，可以根據(jù)機(jī)器人運行狀況和地形條件實時地調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)剛度，從而有效地減少機(jī)器人運行時與地面的沖擊力，起到保護(hù)機(jī)器人本體的作用，同時增強(qiáng)地形適應(yīng)能力。目前已經(jīng)有研究人員設(shè)計出多款可變剛度的柔性關(guān)節(jié)，但是由于缺乏有效的動態(tài)剛度辨識方法，難以快速準(zhǔn)確地得到關(guān)節(jié)實際動態(tài)剛度值，從而不能引入實時剛度值作為負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)的關(guān)節(jié)剛度控制系統(tǒng)，很大程度上限制了變剛度特性在足式機(jī)器人中的應(yīng)用。本課題針對該問題，對在線的變剛度關(guān)節(jié)動態(tài)剛度辨識方法進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了變剛度關(guān)節(jié)的動態(tài)剛度和運動控制研究。 首先，針對變剛度關(guān)節(jié)力矩的非線性特性問題，引入了泰勒展開近似替代非線性的關(guān)節(jié)力矩，并使用卡爾曼濾波算法進(jìn)行泰勒展開項系數(shù)的辨識，在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出關(guān)節(jié)剛度的辨識算法�？紤]到進(jìn)行關(guān)節(jié)剛度實時調(diào)節(jié)時關(guān)節(jié)剛度調(diào)節(jié)參數(shù)變化對關(guān)節(jié)力矩的影響，在關(guān)節(jié)動態(tài)剛度辨識問題中先對參數(shù)進(jìn)行解耦而后再對關(guān)節(jié)力矩進(jìn)行泰勒展開，解決了關(guān)節(jié)變剛度柔性關(guān)節(jié)的動態(tài)剛度辨識問題。此外，還研究了關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)的辨識方法，得到了較精確的結(jié)果，為后期關(guān)節(jié)動態(tài)剛度的辨識提供了基礎(chǔ)。 其次，針對變剛度柔性關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)剛度和關(guān)節(jié)運動控制問題，在關(guān)節(jié)動態(tài)剛度可以在線辨識的基礎(chǔ)上，提出了有效的關(guān)節(jié)剛度的閉環(huán)控制方法；在關(guān)節(jié)剛度控制的前提下，提出了有效的關(guān)節(jié)運動閉環(huán)控制方法；將關(guān)節(jié)剛度和運動控制方法進(jìn)行整合，提出了有效的變剛度柔性關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)剛度和關(guān)節(jié)運動混合控制方法。 最后，，基于關(guān)節(jié)的動態(tài)剛度辨識方法和控制算法，搭建仿真平臺，驗證辨識和控制算法的有效性。借助對仿真結(jié)果的分析優(yōu)化算法中的參數(shù)，使關(guān)節(jié)的動態(tài)剛度辨識、關(guān)節(jié)剛度和運動控制算法達(dá)到滿意的性能。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP242
【目錄】：

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