液壓四足機器人作為冗余傳動的代表,運動支鏈間的多自由度運動耦合給機器人多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動帶來極大挑戰(zhàn)。在機器人行進時伴隨著落足時刻的地面沖擊,使得機器人在進行力和位置切換時存在一定的抖動。因此,如何實現(xiàn)液壓四足機器人腿部各關(guān)節(jié)間的解耦,以及力和位置的平順切換是目前亟需解決的問題之一。本文以液壓四足機器人的單腿為研究對象,對機器人單腿進行關(guān)節(jié)解耦控制和力/位切換控制研究�；趯σ簤核淖銠C器人的腿部結(jié)構(gòu)和液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分析,采用拉格朗日方法建立機器人單腿機構(gòu)的動力學模型�？紤]到液壓系統(tǒng)對機器人性能的影響,建立機器人腿部液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)的模型,從而獲得液壓四足機器人單腿的整體模型,為機器人的解耦控制提供依據(jù)。針對液壓四足機器人腿部各關(guān)節(jié)間存在的耦合問題,根據(jù)機器人腿部機構(gòu)的動力學方程,推導出液壓四足機器人大腿和小腿兩個關(guān)節(jié)的耦合動力學關(guān)系,分析大腿和小腿加速度對關(guān)節(jié)耦合作用的影響。根據(jù)多變量解耦理論,設(shè)計PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考解耦控制器,并基于預測控制理論,提出基于預測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考解耦控制方法,利用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。進行仿真和樣機實驗研究,將基于...

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
        1.1.1 課題研究的背景
        1.1.2 課題研究的意義
    1.2 液壓四足機器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液壓四足機器人國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 液壓四足機器人國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 解耦控制的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 解耦控制國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 解耦控制國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 力/位切換控制的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 力/位切換控制國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 力/位切換控制國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 主要研究內(nèi)容
第2章 液壓四足機器人腿部系統(tǒng)建模
    2.1 引言
    2.2 液壓四足機器人結(jié)構(gòu)分析
        2.2.1 機械結(jié)構(gòu)分析
        2.2.2 驅(qū)動系統(tǒng)分析
    2.3 液壓四足機器人腿部數(shù)學模型建立
        2.3.1 腿部動力學模型建立
        2.3.2 液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)模型建立
        2.3.3 腿部系統(tǒng)整體模型建立
        2.3.4 腿部系統(tǒng)狀態(tài)方程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 液壓四足機器人單腿關(guān)節(jié)解耦控制
    3.1 引言
    3.2 關(guān)節(jié)耦合影響分析
        3.2.1 關(guān)節(jié)間的耦合關(guān)系
        3.2.2 關(guān)節(jié)間的耦合度計算
        3.2.3 耦合影響分析
    3.3 解耦控制方案設(shè)計
    3.4 單腿關(guān)節(jié)PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制器設(shè)計
        3.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
        3.4.2 PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制器設(shè)計
    3.5 單腿關(guān)節(jié)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考解耦控制器設(shè)計
        3.5.1 模型參考自適應(yīng)控制
        3.5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考解耦控制器設(shè)計
    3.6 單腿關(guān)節(jié)基于預測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考解耦控制器設(shè)計
        3.6.1 預測控制
        3.6.2 基于預測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考解耦控制器設(shè)計
    3.7 仿真分析
        3.7.1 髖關(guān)節(jié)對膝關(guān)節(jié)的耦合影響仿真
        3.7.2 膝關(guān)節(jié)對髖關(guān)節(jié)的耦合影響仿真
        3.7.3 仿真結(jié)果分析
    3.8 本章小結(jié)
第4章 液壓四足機器人單腿關(guān)節(jié)力/位切換控制
    4.1 引言
    4.2 位置模型和力模型辨識
        4.2.1 辨識輸入激勵信號設(shè)計
        4.2.2 選擇辨識模型
        4.2.3 模型辨識過程
        4.2.4 辨識模型驗證
    4.3 關(guān)節(jié)位置控制策略
        4.3.1 速度PID控制器設(shè)計
        4.3.2 速度規(guī)劃算法設(shè)計
        4.3.3 仿真分析
    4.4 關(guān)節(jié)力控制策略
        4.4.1 力控制器的整體設(shè)計
        4.4.2 自抗擾控制器設(shè)計
        4.4.3 負載力補償控制器設(shè)計
        4.4.4 仿真分析
    4.5 關(guān)節(jié)力/位切換控制策略
        4.5.1 模糊控制
        4.5.2 多模型控制
        4.5.3 模糊多模型切換控制器設(shè)計
        4.5.4 仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 液壓四足機器人單腿系統(tǒng)的實驗研究
    5.1 引言
    5.2 液壓四足機器人單腿實驗平臺結(jié)構(gòu)
        5.2.1 機器人單腿機械結(jié)構(gòu)
        5.2.2 機器人的驅(qū)動系統(tǒng)
        5.2.3 機器人的控制系統(tǒng)
    5.3 液壓四足機器人單腿關(guān)節(jié)解耦控制實驗
        5.3.1 髖關(guān)節(jié)對膝關(guān)節(jié)的耦合影響實驗
        5.3.2 膝關(guān)節(jié)對髖關(guān)節(jié)的耦合影響實驗
        5.3.3 實驗結(jié)果分析
    5.4 液壓四足機器人單腿關(guān)節(jié)力/位切換控制實驗
        5.4.1 關(guān)節(jié)位置控制實驗
        5.4.2 關(guān)節(jié)力控制實驗
        5.4.3 關(guān)節(jié)力/位切換控制實驗
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：3770015