雙足機(jī)器人的踝關(guān)節(jié),不僅應(yīng)該具有與人體踝關(guān)節(jié)相似的外形、力矩,還應(yīng)該具有類似人的緩沖功能和直立抗擾能力。本文對(duì)雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和控制算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中加入了串聯(lián)彈性作動(dòng)器(Series Elastic Actuator,SEA),基于人體踝關(guān)節(jié)的直立抗干擾機(jī)制設(shè)計(jì)了控制算法。研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)人體足部、踝關(guān)節(jié)和小腿的尺寸和重量,設(shè)計(jì)與人體足部、踝關(guān)節(jié)和小腿外形相近、重量相似的雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)。在雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中加入SEA,使其具有緩沖功能,方便實(shí)現(xiàn)力矩控制和位置控制。(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了踝關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)的硬件和軟件平臺(tái)。硬件平臺(tái)使用光電編碼器采集踝關(guān)節(jié)和電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度信息,以STM32作為主控板驅(qū)動(dòng)電機(jī)。軟件平臺(tái)進(jìn)行邏輯處理,包括下位機(jī)和上位機(jī)兩部分,兩者間通過WiFi通信。(3)完成人體直立抗擾實(shí)驗(yàn),分析人的直立抗擾原理。根據(jù)人體直立抗擾原理,結(jié)合雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),提出了仿肌肉反射控制算法。該算法為兩層閉環(huán)控制,外層是仿肌肉反射控制,內(nèi)層是基于SEA的力矩控制。仿肌肉反射控制算法運(yùn)行在下位機(jī)軟件平臺(tái)上。通過對(duì)...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 雙足機(jī)器人踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.3 人體直立抗擾研究現(xiàn)狀
    1.4 踝關(guān)節(jié)反射控制研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第2章 基于SEA的踝關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)
    2.1 SEA工作原理
    2.2 踝關(guān)節(jié)SEA設(shè)計(jì)
    2.3 踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 繩驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 踝關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 基于STM32的直流電機(jī)控制
    3.2 控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)
    3.3 本章小結(jié)
第4章 人體踝關(guān)節(jié)的直立抗擾分析與控制算法設(shè)計(jì)
    4.1 人體踝關(guān)節(jié)直立抗擾原理分析
    4.2 反射控制算法設(shè)計(jì)
    4.3 本章小結(jié)
第5章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    5.1 踝關(guān)節(jié)定剛度旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)
    5.2 踝關(guān)節(jié)直立抗干擾實(shí)驗(yàn)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3757484