水下助推機(jī)器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制方法研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，助力機(jī)器人在提高人類工作效率、增強(qiáng)人類運(yùn)動能力和幫助患者恢復(fù)健康等方面起到了越來越重要的作用。本文研究的水下助推機(jī)器人是可穿戴助力機(jī)器人的典型應(yīng)用。潛水者在水下的潛水速度和潛水距離受到人體機(jī)能的限制，水下助推機(jī)器人能夠增強(qiáng)使用者的運(yùn)動能力，幫助潛水者完成艱巨的水下任務(wù)。助力機(jī)器人合適的動力源是保證其能夠正常工作的前提。目前，助力機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)主要有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動。液壓驅(qū)動具有結(jié)構(gòu)緊湊、密閉性好、動力充足等

2、優(yōu)點(diǎn)，是目前被廣泛使用的驅(qū)動方式，本文選擇液壓驅(qū)動作為水下助推機(jī)器人的動力來源。
　　針對液壓驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法研究是本文研究的主要內(nèi)容。首先，本文通過對液壓系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)理分析，推導(dǎo)了液壓系統(tǒng)的三個(gè)基本方程，結(jié)合控制系統(tǒng)的相關(guān)傳遞函數(shù)，得到了液壓系統(tǒng)的控制模型；其次，針對控制模型，本文設(shè)計(jì)了基于干擾觀測器的PID控制算法，在提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能的同時(shí)，有效地抑制了參數(shù)波動和負(fù)載力波動帶來的干擾；接著，對潛水者水下動作進(jìn)行了分解，得到潛

3、水時(shí)腿部關(guān)節(jié)的角度變化信息，根據(jù)關(guān)節(jié)角度信息與液壓桿輸出位移的關(guān)系，最終得到正常工作情況下液壓驅(qū)動系統(tǒng)的輸出曲線，以此作為控制算法的目標(biāo)軌跡；然后，本文設(shè)計(jì)了液壓位置控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面，本課題以STM32F103VCT6單片機(jī)作為核心處理器，設(shè)計(jì)合適的處理器外圍電路、電源電路、運(yùn)算電路、數(shù)據(jù)采集模塊和接口模塊等，實(shí)現(xiàn)信號采集、數(shù)據(jù)處理和控制輸出。軟件設(shè)計(jì)方面，本課題設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的初始化程序、伺服閥控制程序、電機(jī)控制程序和上