本文關(guān)鍵詞：機器人膝關(guān)節(jié)仿生控制研究

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【摘要】：雙足機器人的開發(fā)與研究已經(jīng)成為機器人研究領(lǐng)域的熱點話題,膝關(guān)節(jié)在雙足機器人運動過程中不僅起到提供驅(qū)動力的作用,而且能夠保證運動過程中機器人身體的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。因此,選擇恰當?shù)尿?qū)動器和控制策略對機器人膝關(guān)節(jié)的控制效果具有非常重要的意義,從而使機器人更加擬人化。課題包含了關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、驅(qū)動方式的選擇、控制算法的研究。對于膝關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計,結(jié)合生物醫(yī)學(xué)中人體膝關(guān)節(jié)的特點,采用四連桿的機械結(jié)構(gòu),不僅仿生性強,而且提高了機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;對于機器人膝關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式,采用氣動人工肌肉作為驅(qū)動方式,避免電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動帶來的剛性大等問題,氣動人工肌肉在設(shè)計上比較擬人化,充分地模仿了人體腿部肌肉群的工作特點;對于氣動人工肌肉的數(shù)學(xué)建模,通過搭建氣動人工肌肉的性能測試實驗平臺,分別研究在不同條件下,其輸出力、輸入壓力、收縮率之間的復(fù)雜關(guān)系,直接從實驗數(shù)據(jù)入手,建立符合特定人工肌肉特性的數(shù)學(xué)模型,能夠更好地應(yīng)用于控制過程中;對于聯(lián)合控制仿真平臺的搭建,采用經(jīng)典的虛擬樣機聯(lián)合控制仿真系統(tǒng),通過PRO ENGINEER繪制機器人的裝配圖,由ADAMS驗證機械系統(tǒng)的完善性,最后通過Simulink進行控制仿真;搭建實物系統(tǒng)控制平臺,采用工控機和運動控制卡分別控制電機和氣動人工肌肉,分別由碼盤和6維力傳感器將各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度和腳受力信息反饋回工控機。課題分別采用PID控制算法和等效滑模控制算法對機器人膝關(guān)節(jié)進行仿真控制。仿真結(jié)果表明,采用等效滑模控制算法優(yōu)于PID控制器,能夠使機器人膝關(guān)節(jié)更好地跟隨目標軌跡,跟蹤誤差小,魯棒性強。可見,對于控制具有非線性系統(tǒng)的機器人或是氣動人工肌肉來說,使用滑�？刂扑惴o疑是一種行之有效的方法。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1226941