發(fā)布時(shí)間：2019-08-24 08:07

【摘要】：足式機(jī)器人行走只需離散的支撐點(diǎn)而具有強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力,這在野外探險(xiǎn)和軍事行動(dòng)方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì),甚至可以替代人類從事危險(xiǎn)繁雜的工作,具有廣闊的發(fā)展前景。液壓驅(qū)動(dòng)具有功率密度大、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快以及能允許有較大的沖擊和過(guò)載等優(yōu)點(diǎn),使其可以滿足足式機(jī)器人大負(fù)載、高功率密度比以及動(dòng)態(tài)性能等方面的需求。足式機(jī)器人在與地面進(jìn)行瞬間碰撞所產(chǎn)生的沖擊力會(huì)影響機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性,嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞機(jī)器人機(jī)體和關(guān)鍵零部件,因此實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的柔順控制勢(shì)在必行。而單純的主動(dòng)柔順或被動(dòng)柔順均不能模擬出人或者其他動(dòng)物肌肉所表現(xiàn)出來(lái)的柔順性、適應(yīng)性和抗沖擊能力,因此本文將液壓伺服單元的主動(dòng)柔順控制與串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器(SEA,Series elastic actuator)的被動(dòng)柔順相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)大范圍變阻抗和快速響應(yīng)負(fù)載變化的柔順控制功能。本文以單關(guān)節(jié)的柔順控制為研究核心,圍繞SEA與液壓驅(qū)動(dòng)單元相結(jié)合的單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì),系統(tǒng)的力伺服特性的分析,單關(guān)節(jié)基于力的阻抗控制模型的建立等展開(kāi)如下研究:在串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器(SEA)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,結(jié)合液壓驅(qū)動(dòng)單元,設(shè)計(jì)單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)的合理性;對(duì)閥控非對(duì)稱液壓缸的模型進(jìn)行分析,利用油壓傳感器測(cè)量液壓驅(qū)動(dòng)單元的正反向摩擦力并進(jìn)行控制補(bǔ)償,建立液壓驅(qū)動(dòng)單元結(jié)合SEA的力伺服系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型,得到其傳遞函數(shù),并建立其系統(tǒng)的Simulink仿真模型并進(jìn)行仿真分析。通過(guò)分析阻抗控制的控制策略,建立單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基于力的阻抗控制模型,構(gòu)建其Simulink仿真模型并進(jìn)行仿真;在QNX系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,以PC104嵌入式系統(tǒng)為核心,搭建單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制系統(tǒng),給出其控制程序的軟件架構(gòu),提出基于力的阻抗控制的具體算法,并繪出基于力的單關(guān)節(jié)阻抗控制的程序流程圖。為研究單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于力的阻抗控制特性,搭建對(duì)頂實(shí)驗(yàn)平臺(tái),建立其基于力的阻抗控制模型及其Simulink仿真模型并開(kāi)展仿真分析,提出其阻抗控制的控制算法和具體實(shí)現(xiàn)形式;在此基礎(chǔ)上,在單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行基于力的阻抗控制實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)本體和控制算法的合理性。
【圖文】：

而且能抑制沖擊，吸收和儲(chǔ)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(xué)特性，化環(huán)境，使足式機(jī)器人能夠獲得或者接近與人類的動(dòng)態(tài)特此，研究主動(dòng)柔順和串聯(lián)彈性單元相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式具有研究現(xiàn)狀及簡(jiǎn)析足式機(jī)器人研究現(xiàn)狀研究人員對(duì)液壓足式機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究，使其逐漸點(diǎn)，同時(shí)研制出了很多性能優(yōu)異的液壓足式機(jī)器人。，，Hyon 等人研制的液壓驅(qū)動(dòng)的 KenKen 系列足式機(jī)器人被公，其中 KenKen I 為單足機(jī)器人，分別擁有 2 個(gè)主被動(dòng)自別由 2 個(gè)獨(dú)立液壓缸驅(qū)動(dòng)，踝關(guān)節(jié)擁有一個(gè)串聯(lián)彈簧單元平面上移動(dòng)，KenKen II 則具備了兩條足[13,14]。

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

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2528828