三自由度液壓驅動單腿控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、腿足式機器人較其它形式的移動機器人而言具有更好的地形適應能力和運動靈活性，因此成為目前機器人研究領域最熱門的方向之一，其中又以四足機器人最受青睞。為了實現(xiàn)四足機器人的高負載和高動態(tài)性，研究者開始將液壓驅動的方式應用到四足機器人中，并獲得了巨大的成功。
　　液壓驅動四足機器人是一個異常復雜的系統(tǒng)，倘若直接進行整機的研制，難度將非常大，與此同時，研究者們發(fā)現(xiàn)，對四足機器人的控制歸根結底是對機器人每條腿的控制，可以說機器人的單腿系統(tǒng)是機

2、器人控制的基礎和關鍵，它的優(yōu)劣將直接決定機器人的整體性能。本論文基于實驗室搭建的單腿測試平臺，對單腿的控制策略和伺服控制系統(tǒng)展開了相關研究，主要內容如下:
　　(1)首先介紹了液壓驅動四足機器人的研究背景，以及機器人單腿系統(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容和章節(jié)安排。
　　(2)單腿的運動學建模。分析了實驗室現(xiàn)有的單腿測試平臺，得到了其簡化模型。在此基礎上利用D-H齊次坐標變換法建立了三自由度單腿的坐標

3、系，結合連桿參數(shù)給出了單腿的正向運動學方程，利用幾何約束法實現(xiàn)了單腿逆運動學的求解。最后分析了單腿的足端工作空間。
　　(3)單腿控制策略制定。針對液壓驅動方式的特性，設計了PI控制器作為單個液壓缸位置/力伺服的控制策略，設計了基于虛擬模型的控制器作為實現(xiàn)單腿主動柔順的控制策略，為單腿的柔順控制奠定了基礎。
　　(4)單腿伺服控制系統(tǒng)設計。設計了基于DSP的液壓伺服控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了單腿系統(tǒng)上三個液壓缸的力、位置的混合控制，大