基于氣動肌肉驅動的仿蛙腿跳躍機構控制系統(tǒng)研究.pdf

1、仿生跳躍機器人憑借其優(yōu)越的越障能力以及環(huán)境適應能力已成為目前國內外研究的熱點。本文對已有的仿青蛙跳躍機器人進行分析,提出有效可行的機構改進和優(yōu)化的方案,并利用ADAMS進行性能仿真驗證。同時采用實驗的方法建立了跳躍機構驅動元件——氣動人工肌肉的數(shù)學模型,并研究氣動人工肌肉的位置控制策略以實現(xiàn)機器人的位姿調整。在此基礎上設計搭建了跳躍機構的控制系統(tǒng),進行跳躍機構跳躍性能實驗,實現(xiàn)跳躍機構不同類型的跳躍。
　　首先,推導氣動人工肌肉的

2、理想數(shù)學模型,在此基礎上考慮影響肌肉特性的各個原因,推導出改進的肌肉驅動數(shù)學模型,并將理想模型、改進模型和實驗曲線進行對比。考慮到設計控制器對肌肉模型的要求,提出一種建立簡單肌肉經(jīng)驗模型的方法,利用此種方法通過實驗建立機器人所用的兩種肌肉的經(jīng)驗模型,并在實驗中驗證此模型的正確性。
　　其次,考慮到跳躍機構在跳躍過程中跳躍角度對跳躍性能的影響,基于人工肌肉的數(shù)學模型,利用模糊控制方法和雙層PID控制方法設計了人工肌肉的位置控制器以用

3、于實現(xiàn)機器人的姿態(tài)調整,在MATLABSimulink中進行系統(tǒng)仿真,并在實驗中驗證所提控制方法的可行性。
　　此外,針對前一代仿生跳躍機器人在機構設計中存在的不足,對其進行機構改進和優(yōu)化,設計加入關節(jié)力閉環(huán)和角度數(shù)據(jù)采集單元,以實現(xiàn)跳躍機構在跳躍過程中關節(jié)角度信息的實時檢測和力、位置的閉環(huán)控制。并對改進后的跳躍機構進行ADAMS仿真,驗證了改進后跳躍機構的跳躍性能。
　　最后,搭建仿蛙腿跳躍機構的控制系統(tǒng)實驗平臺,在此基礎