四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制研究.pdf

1、四足機(jī)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(dòng)態(tài)響應(yīng)和高環(huán)境適應(yīng)性是其走向現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。足式機(jī)器人液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制方法是高性能四足機(jī)器人的基礎(chǔ)技術(shù)。液壓驅(qū)動(dòng)憑借出力大、高功率密度比、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)成為保證高性能四足機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高速和大負(fù)載運(yùn)動(dòng)性能的主要驅(qū)動(dòng)方式，然而液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和伺服控制方法是這類機(jī)器人的關(guān)鍵共性問(wèn)題之一。
　　本文針對(duì)高性能四足機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需

2、求，對(duì)四足機(jī)器人液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、閥-缸單元數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)與辨識(shí)、電液位置伺服控制方法等方面展開(kāi)了相關(guān)研究。
　　分析四足機(jī)器人復(fù)雜運(yùn)動(dòng)工況，確定了機(jī)器人的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)對(duì)液壓系統(tǒng)的需求，由此計(jì)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(jì)、關(guān)鍵液壓元器件的選型計(jì)算、液壓部件布局及系統(tǒng)集成。
　　對(duì)閥控非對(duì)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(duì)稱液壓缸正反運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。搭建單缸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了死區(qū)補(bǔ)償和閥-缸單元數(shù)學(xué)模型辨識(shí)實(shí)

3、驗(yàn)。
　　針對(duì)液壓系統(tǒng)的時(shí)滯、強(qiáng)非線性、時(shí)變負(fù)載等特點(diǎn)，采用PID算法和模糊控制算法，設(shè)計(jì)了模糊PID控制器，并將該控制器用于實(shí)現(xiàn)液壓缸階躍、正弦和三角波位置信號(hào)跟蹤。
　　以NI-PXI為控制核心，采用LabVIEW軟件，構(gòu)建了四足機(jī)器人控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了單腿末端軌跡跟蹤、單腿豎直跳躍、整機(jī)上下起蹲、整機(jī)單足步態(tài)等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)和控制算法能夠滿足四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)要求。
　　本文的成果為高性能液壓