液壓驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、雙足機(jī)器人對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，也是腿式機(jī)器人中，能夠穩(wěn)定站立行走所需最少腿數(shù)的機(jī)器人。雙足機(jī)器人跟人類的下肢具有相似性，因而可以通過(guò)對(duì)人類下肢運(yùn)動(dòng)的觀察和測(cè)量中，直接或者間接的獲取數(shù)據(jù)，用于統(tǒng)計(jì)和分析，并從中獲得啟發(fā)，用于進(jìn)一步研究雙足機(jī)器人的行走。人類社會(huì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，人類所生存的環(huán)境已經(jīng)高度以人為中心，基礎(chǔ)設(shè)施、樓宇等都是圍繞著人類活動(dòng)的方便而設(shè)計(jì)，因而外形上類人的機(jī)器人不僅可以很好的適應(yīng)和融入人類社會(huì)，為人類服務(wù)，而且外形上更具

2、有親和性。當(dāng)前雙足機(jī)器人絕大多數(shù)都采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式已經(jīng)被大量實(shí)踐證明具有一些難以克服的劣勢(shì)，比如功率密度低，抗電磁干擾能力弱，不適宜野外環(huán)境工作等。為了提高機(jī)器人關(guān)節(jié)的力矩，需要增加電機(jī)功率，然而選用大功率電機(jī)之后，關(guān)節(jié)自身的重量也隨之增加，反而顯得更加笨重。因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人往往動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力較差，行走速度慢。液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人已經(jīng)被美國(guó)波士頓動(dòng)力公司的PetMan和BigDog的優(yōu)良的穩(wěn)定性和高動(dòng)態(tài)性能證明可以使現(xiàn)有腿式

3、機(jī)器人技術(shù)跨上一個(gè)新臺(tái)階。之所以能開(kāi)發(fā)性能如此優(yōu)異的機(jī)器人，利用了液壓驅(qū)動(dòng)輸出力大，功率密度大，剛度高，響應(yīng)快的優(yōu)勢(shì)是重要原因之一。
　　本課題設(shè)計(jì)了一款液壓驅(qū)動(dòng)的雙足機(jī)器人，在機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)及液壓伺服系統(tǒng)三大方面進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)研究。該機(jī)器人具有12個(gè)自由度，可以完成前行、側(cè)行和轉(zhuǎn)彎等運(yùn)動(dòng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)上，參照人體骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿人尺寸和外形的設(shè)計(jì)，分配了關(guān)節(jié)自由度，并設(shè)計(jì)了能滿足驅(qū)動(dòng)能力和運(yùn)動(dòng)范圍的自由度驅(qū)動(dòng)方式。采用了嵌入式計(jì)

4、算機(jī)作為控制系統(tǒng)，給出了集總式和分布式兩種控制系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了集總式控制系統(tǒng)的可靠性。在嵌入式計(jì)算機(jī)上安裝了QN X嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)了多線程實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，用于液壓伺服控制和高級(jí)控制策略計(jì)算。根據(jù)機(jī)器人模型仿真估算了所需液壓油源的流量和壓力，設(shè)計(jì)了小型液壓伺服驅(qū)動(dòng)器?；诘沽[的模型對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定行走進(jìn)行了步態(tài)規(guī)劃，并且通過(guò)仿真驗(yàn)證了規(guī)劃的可行性。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)器人多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)等功能，驗(yàn)證了樣機(jī)的性能，為未來(lái)進(jìn)一步開(kāi)