三自由度液壓驅(qū)動(dòng)單腿控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、腿足式機(jī)器人較其它形式的移動(dòng)機(jī)器人而言具有更好的地形適應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)靈活性，因此成為目前機(jī)器人研究領(lǐng)域最熱門的方向之一，其中又以四足機(jī)器人最受青睞。為了實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人的高負(fù)載和高動(dòng)態(tài)性，研究者開始將液壓驅(qū)動(dòng)的方式應(yīng)用到四足機(jī)器人中，并獲得了巨大的成功。
　　液壓驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人是一個(gè)異常復(fù)雜的系統(tǒng)，倘若直接進(jìn)行整機(jī)的研制，難度將非常大，與此同時(shí)，研究者們發(fā)現(xiàn)，對四足機(jī)器人的控制歸根結(jié)底是對機(jī)器人每條腿的控制，可以說機(jī)器人的單腿系統(tǒng)是機(jī)

2、器人控制的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，它的優(yōu)劣將直接決定機(jī)器人的整體性能。本論文基于實(shí)驗(yàn)室搭建的單腿測試平臺(tái)，對單腿的控制策略和伺服控制系統(tǒng)展開了相關(guān)研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)首先介紹了液壓驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人的研究背景，以及機(jī)器人單腿系統(tǒng)和液壓伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，給出了論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。
　　(2)單腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。分析了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的單腿測試平臺(tái)，得到了其簡化模型。在此基礎(chǔ)上利用D-H齊次坐標(biāo)變換法建立了三自由度單腿的坐標(biāo)

3、系，結(jié)合連桿參數(shù)給出了單腿的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，利用幾何約束法實(shí)現(xiàn)了單腿逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的求解。最后分析了單腿的足端工作空間。
　　(3)單腿控制策略制定。針對液壓驅(qū)動(dòng)方式的特性，設(shè)計(jì)了PI控制器作為單個(gè)液壓缸位置/力伺服的控制策略，設(shè)計(jì)了基于虛擬模型的控制器作為實(shí)現(xiàn)單腿主動(dòng)柔順的控制策略，為單腿的柔順控制奠定了基礎(chǔ)。
　　(4)單腿伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了基于DSP的液壓伺服控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單腿系統(tǒng)上三個(gè)液壓缸的力、位置的混合控制，大