基于氣動肌肉驅(qū)動的仿蛙腿跳躍機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、仿生跳躍機(jī)器人憑借其優(yōu)越的越障能力以及環(huán)境適應(yīng)能力已成為目前國內(nèi)外研究的熱點。本文對已有的仿青蛙跳躍機(jī)器人進(jìn)行分析,提出有效可行的機(jī)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化的方案,并利用ADAMS進(jìn)行性能仿真驗證。同時采用實驗的方法建立了跳躍機(jī)構(gòu)驅(qū)動元件——氣動人工肌肉的數(shù)學(xué)模型,并研究氣動人工肌肉的位置控制策略以實現(xiàn)機(jī)器人的位姿調(diào)整。在此基礎(chǔ)上設(shè)計搭建了跳躍機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng),進(jìn)行跳躍機(jī)構(gòu)跳躍性能實驗,實現(xiàn)跳躍機(jī)構(gòu)不同類型的跳躍。
　　首先,推導(dǎo)氣動人工肌肉的

2、理想數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上考慮影響肌肉特性的各個原因,推導(dǎo)出改進(jìn)的肌肉驅(qū)動數(shù)學(xué)模型,并將理想模型、改進(jìn)模型和實驗曲線進(jìn)行對比。考慮到設(shè)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?zāi)Ｐ偷姆椒?利用此種方法通過實驗建立機(jī)器人所用的兩種肌肉的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?并在實驗中驗證此模型的正確性。
　　其次,考慮到跳躍機(jī)構(gòu)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(xué)模型,利用模糊控制方法和雙層PID控制方法設(shè)計了人工肌肉的位置控制器以用

3、于實現(xiàn)機(jī)器人的姿態(tài)調(diào)整,在MATLABSimulink中進(jìn)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(jī)器人在機(jī)構(gòu)設(shè)計中存在的不足,對其進(jìn)行機(jī)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化,設(shè)計加入關(guān)節(jié)力閉環(huán)和角度數(shù)據(jù)采集單元,以實現(xiàn)跳躍機(jī)構(gòu)在跳躍過程中關(guān)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(jìn)后的跳躍機(jī)構(gòu)進(jìn)行ADAMS仿真,驗證了改進(jìn)后跳躍機(jī)構(gòu)的跳躍性能。
　　最后,搭建仿蛙腿跳躍機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)實驗平臺,在此基礎(chǔ)