四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計與控制研究.pdf

1、四足機器人以其離散的地面支撐方式在眾多領(lǐng)域中顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，高負(fù)載能力、高動態(tài)響應(yīng)和高環(huán)境適應(yīng)性是其走向現(xiàn)實的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前移動機器人領(lǐng)域的研究熱點。足式機器人液壓系統(tǒng)設(shè)計與控制方法是高性能四足機器人的基礎(chǔ)技術(shù)。液壓驅(qū)動憑借出力大、高功率密度比、抗沖擊等優(yōu)點成為保證高性能四足機器人實現(xiàn)高速和大負(fù)載運動性能的主要驅(qū)動方式，然而液壓系統(tǒng)的設(shè)計和伺服控制方法是這類機器人的關(guān)鍵共性問題之一。
　　本文針對高性能四足機器人驅(qū)動系統(tǒng)的需

2、求，對四足機器人液壓系統(tǒng)的設(shè)計、閥-缸單元數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)與辨識、電液位置伺服控制方法等方面展開了相關(guān)研究。
　　分析四足機器人復(fù)雜運動工況，確定了機器人的復(fù)雜運動對液壓系統(tǒng)的需求，由此計算液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，完成液壓系統(tǒng)方案設(shè)計、關(guān)鍵液壓元器件的選型計算、液壓部件布局及系統(tǒng)集成。
　　對閥控非對稱液壓缸單元的死區(qū)特性進(jìn)行了研究，推導(dǎo)了閥控非對稱液壓缸正反運動數(shù)學(xué)模型。搭建單缸實驗平臺并進(jìn)行了死區(qū)補償和閥-缸單元數(shù)學(xué)模型辨識實

3、驗。
　　針對液壓系統(tǒng)的時滯、強非線性、時變負(fù)載等特點，采用PID算法和模糊控制算法，設(shè)計了模糊PID控制器，并將該控制器用于實現(xiàn)液壓缸階躍、正弦和三角波位置信號跟蹤。
　　以NI-PXI為控制核心，采用LabVIEW軟件，構(gòu)建了四足機器人控制實驗系統(tǒng)，進(jìn)行了單腿末端軌跡跟蹤、單腿豎直跳躍、整機上下起蹲、整機單足步態(tài)等實驗。實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)和控制算法能夠滿足四足機器人運動要求。
　　本文的成果為高性能液壓