液壓四足機(jī)器人因?yàn)槟軌蜻m應(yīng)各種復(fù)雜的地面條件、靈活的機(jī)動(dòng)性能、較高的負(fù)載能力,作為特種軍用機(jī)器人在近年來受到了廣泛的重視,但是如何才能保證機(jī)器人穩(wěn)定高效行走目前還沒有成熟的理論。本文從基于液壓固有頻率分析的控制器設(shè)計(jì)和阻抗控制算法兩個(gè)角度入手,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在平整地面上的穩(wěn)定行走。首先,對(duì)機(jī)器人處于擺動(dòng)狀態(tài)和支撐狀態(tài)的單條腿分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,通過拉格朗日方程得到機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)上的力矩方程,利用等效質(zhì)量矩陣和等效剛度矩陣計(jì)算機(jī)器人腿部的各階液壓固有頻率,分析各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,并利用模型線性化的方法得到某一個(gè)姿態(tài)下的簡(jiǎn)化的狀態(tài)方程,進(jìn)一步分析液壓固有頻率對(duì)機(jī)器人整體控制特性的影響。其次進(jìn)行單腿位置控制的研究。利用ADAMS-Simulink搭建仿真平臺(tái),用仿真方式評(píng)估位置控制器的效果。在位置控制中引入分段PID控制和前饋控制兩種控制算法,用來減小系統(tǒng)位置響應(yīng)的滯后,通過仿真分析方式驗(yàn)證了兩種控制算法的有效性。接下來搭建單腿基于位置控制的阻抗控制模型,利用理論關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩與實(shí)際關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩之差計(jì)算足端外部負(fù)載,實(shí)現(xiàn)負(fù)載跟蹤。通過這種主動(dòng)柔順控制提高機(jī)器人腿部對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力。并將單腿阻抗... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

BigDog機(jī)器人

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文差和力偏差都處在可以接受的范圍內(nèi)，達(dá)到機(jī)器人被動(dòng)適應(yīng)不同環(huán)境的變化的效果，是一種經(jīng)濟(jì)有效的控制策略。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 四足機(jī)器人研究現(xiàn)狀足式機(jī)器人特別是四足機(jī)器人能夠成為研究熱點(diǎn)，引發(fā)國(guó)內(nèi)外眾多研究人員的關(guān)注，源于波士頓動(dòng)力公司（Boston Dynamics）于 2006 年發(fā)布了第一款液壓驅(qū)動(dòng)的四足機(jī)器人 BigDog[5]。BigDog 機(jī)器人為全液壓驅(qū)動(dòng)，每條腿上安裝有四個(gè)液壓缸，分別負(fù)責(zé)肩關(guān)節(jié)（兩個(gè)自由度）、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過不斷改進(jìn)，2008 年時(shí)機(jī)器人已經(jīng)能夠在負(fù)載 154 千克的情況下連續(xù)行進(jìn) 2小時(shí)。雖然波士頓動(dòng)力公司之后不再公開資料公布其最新型機(jī)器人的具體參數(shù)，但是從展示視頻來看，機(jī)器人展現(xiàn)出了良好的性能，至今為止依然被認(rèn)為是全球最先進(jìn)的液壓四足機(jī)器人之一。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文同的是，P2 直接用液壓馬達(dá)帶動(dòng)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，而不是采用連桿機(jī)構(gòu)將液壓缸的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這樣做的好處是消除了由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的非線性，使控制更加簡(jiǎn)單，但是由于液壓馬達(dá)的體積和重量限制，導(dǎo)致機(jī)器人無法小型化。

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本文編號(hào)：3374931