【摘要】：足式機器人行走只需離散的支撐點而具有強大的環(huán)境適應能力,這在野外探險和軍事行動方面獨具優(yōu)勢,甚至可以替代人類從事危險繁雜的工作,具有廣闊的發(fā)展前景。液壓驅動具有功率密度大、抗干擾能力強、響應快以及能允許有較大的沖擊和過載等優(yōu)點,使其可以滿足足式機器人大負載、高功率密度比以及動態(tài)性能等方面的需求。足式機器人在與地面進行瞬間碰撞所產生的沖擊力會影響機器人運動穩(wěn)定性,嚴重時會破壞機器人機體和關鍵零部件,因此實現(xiàn)機器人的柔順控制勢在必行。而單純的主動柔順或被動柔順均不能模擬出人或者其他動物肌肉所表現(xiàn)出來的柔順性、適應性和抗沖擊能力,因此本文將液壓伺服單元的主動柔順控制與串聯(lián)彈性驅動器(SEA,Series elastic actuator)的被動柔順相結合,實現(xiàn)大范圍變阻抗和快速響應負載變化的柔順控制功能。本文以單關節(jié)的柔順控制為研究核心,圍繞SEA與液壓驅動單元相結合的單關節(jié)實驗平臺的設計,系統(tǒng)的力伺服特性的分析,單關節(jié)基于力的阻抗控制模型的建立等展開如下研究:在串聯(lián)彈性驅動器(SEA)的結構基礎上,結合液壓驅動單元,設計單關節(jié)實驗平臺,并通過試驗驗證其結構的合理性;對閥控非對稱液壓缸的模型進行分析,利用油壓傳感器測量液壓驅動單元的正反向摩擦力并進行控制補償,建立液壓驅動單元結合SEA的力伺服系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的數學模型,得到其傳遞函數,并建立其系統(tǒng)的Simulink仿真模型并進行仿真分析。通過分析阻抗控制的控制策略,建立單關節(jié)實驗平臺的基于力的阻抗控制模型,構建其Simulink仿真模型并進行仿真;在QNX系統(tǒng)的基礎上,以PC104嵌入式系統(tǒng)為核心,搭建單關節(jié)實驗平臺的控制系統(tǒng),給出其控制程序的軟件架構,提出基于力的阻抗控制的具體算法,并繪出基于力的單關節(jié)阻抗控制的程序流程圖。為研究單關節(jié)實驗平臺基于力的阻抗控制特性,搭建對頂實驗平臺,建立其基于力的阻抗控制模型及其Simulink仿真模型并開展仿真分析,提出其阻抗控制的控制算法和具體實現(xiàn)形式;在此基礎上,在單關節(jié)實驗平臺上進行基于力的阻抗控制實驗,通過實驗驗證其結構本體和控制算法的合理性。
【圖文】：

而且能抑制沖擊，吸收和儲存沖擊能量，降低功率，更低的輸出阻抗，具有類似生物肌肉的力學特性，化環(huán)境，使足式機器人能夠獲得或者接近與人類的動態(tài)特此，研究主動柔順和串聯(lián)彈性單元相結合的驅動方式具有研究現(xiàn)狀及簡析足式機器人研究現(xiàn)狀研究人員對液壓足式機器人進行了大量的研究，使其逐漸點，同時研制出了很多性能優(yōu)異的液壓足式機器人。，，Hyon 等人研制的液壓驅動的 KenKen 系列足式機器人被公，其中 KenKen I 為單足機器人，分別擁有 2 個主被動自別由 2 個獨立液壓缸驅動，踝關節(jié)擁有一個串聯(lián)彈簧單元平面上移動，KenKen II 則具備了兩條足[13,14]。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文美國的波士頓動力 Boston Dynamic 公司研制了作為軍雙足機器人，其高度與人體相仿，但由于采用機載油站。如圖 1-2 所示，能看出其高度的集成化，且全身擁有較高，能夠像人類一樣行走、彎腰、匍匐，同時具有良干擾下能迅速恢復平衡。除此之外，模擬了人類生理學的溫度和濕度[15]。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2528828