本文關(guān)鍵詞：液壓四足機器人柔順性控制

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【摘要】：近幾年,四足仿生機器人以其運動速度快、靈活性高、環(huán)境適應性好、負載能力強等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注,以期望在物資運輸、資源勘探、地理探險、和災難救援等眾多領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。而在這些場景下,路面環(huán)境崎嶇不平非常復雜,機器人在運動過程中不可避免的會與地面產(chǎn)生沖擊力。過大的沖擊力會損害機械結(jié)構(gòu),破壞控制系統(tǒng)的穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)機器人失控的情況。本課題以液壓四足機器人為實驗平臺,針對機器人在運動過程中觸地沖擊力過大的問題展開了深入研究,研究成果對于提高四足機器人的運動穩(wěn)定性以及環(huán)境適應性具有重要意義。本文首先通過幾何法對四足機器人的運動學進行了建模分析,提出了一種約束方法解決四足機器人逆運動學關(guān)節(jié)冗余問題,為四足機器人的運動控制奠定了基礎(chǔ)。其次,設(shè)計了以TMS320F28335 DSP為核心的底層嵌入式控制器,同時編寫控制軟件完成機器人單腿四個自由度的伺服控制以及與中層機之間的通訊。在此基礎(chǔ)上針對液壓執(zhí)行器的非線性及非對稱性,采用自抗擾控制(ADRC)技術(shù)以實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)高精度位置控制。再次,提出了基于力反饋的主動柔順與被動柔順相結(jié)合的控制策略,被動柔順用于緩沖觸地沖擊力,延長沖擊過程時間,主動柔順利用液壓執(zhí)行器的阻尼特性來有效吸收沖擊過程中的剩余能量,最終實現(xiàn)機器人穩(wěn)定觸地。通過單自由度垂直下落實驗驗證了這種方法的有效性,同時分析了柔順性控制器參數(shù)設(shè)計原則。最后,將單腿系統(tǒng)等效成為單自由執(zhí)行器的虛擬腿,在足端笛卡爾空間實施柔順性控制,實驗證明該方法在四足機器人運動中能夠有效減小觸地沖擊力,提升運動平穩(wěn)性。
【關(guān)鍵詞】：四足機器人 沖擊力 柔順性控制 液壓伺服控制
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 四足機器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 機器人柔順性控制研究概述15-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排17-19
• 第2章 液壓四足機器人系統(tǒng)構(gòu)成與建模分析19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 液壓四足機器人系統(tǒng)構(gòu)成19-25
• 2.2.1 機械系統(tǒng)20-22
• 2.2.2 液壓系統(tǒng)22-24
• 2.2.3 控制系統(tǒng)24-25
• 2.3 四足機器人的運動學分析25-31
• 2.3.1 正運動學分析27-28
• 2.3.2 逆運動學分析28-30
• 2.3.3 速度雅克比矩陣30-31
• 2.4 四足機器人仿真平臺搭建31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 液壓四足機器人嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 嵌入式控制器硬件設(shè)計34-40
• 3.2.1 控制器電源模塊設(shè)計35-37
• 3.2.2 CAN總線通訊模塊設(shè)計37
• 3.2.3 信號采集模塊設(shè)計37-38
• 3.2.4 伺服閥驅(qū)動模塊設(shè)計38-39
• 3.2.5 硬件電路調(diào)試39-40
• 3.3 嵌入式控制器軟件設(shè)計40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 單自由度液壓執(zhí)行器柔順性控制44-63
• 4.1 引言44
• 4.2 柔順性控制方案44-48
• 4.2.1 基于力閉環(huán)的主動柔順控制44-46
• 4.2.2 基于位置閉環(huán)的主動柔順控制46-48
• 4.3 液壓執(zhí)行器位置環(huán)自抗擾控制48-53
• 4.3.1 系統(tǒng)建模與控制算法介紹49-52
• 4.3.2 實驗與結(jié)果討論52-53
• 4.4 基于位置閉環(huán)的液壓執(zhí)行器主被動柔順控制53-62
• 4.4.1 實驗平臺介紹53-55
• 4.4.2 柔順性控制實驗與結(jié)果討論55-57
• 4.4.3 控制器參數(shù)設(shè)計57-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 液壓四足機器人柔順性控制63-75
• 5.1 引言63
• 5.2 關(guān)節(jié)空間柔順性控制63-67
• 5.3 笛卡爾空間柔順性控制67-73
• 5.3.1 單腿等效模型67-68
• 5.3.2 柔順性控制實驗與分析68-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 總結(jié)75
• 6.2 展望75-77
• 附錄-CAN通訊服務協(xié)議77-79
• 參考文獻79-84
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單84-85
• 致謝85

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1 陳林;奚如如;王興松;;套索驅(qū)動細長機器人的初步設(shè)計與試驗[J];機電工程;2011年03期

2 謝芝馨;;蘇聯(lián)機器人技術(shù)述評[J];機械與電子;1989年04期

3 羅飛，，余達太;主動式控制──機器人抑振控制的有效方式[J];機器人;1995年04期

4 盧桂章;當前高技術(shù)發(fā)展的前沿——機器人技術(shù)[J];天津科技;1995年01期

5 蘇陸;日本機器人技術(shù)與產(chǎn)品[J];全球科技經(jīng)濟w

本文編號：1047878