液压驱动四足机器人步行运动控制仿真与实验

摘要

四足仿生机器人作为机器人领域的重要分支，由于其运动的灵活性、稳定性与一定环境适应能力等特点，被广泛用于地理探索、物资运输、抢险救灾等领域。液压驱动以高功率密度比、快速响应、出力大等特点，在大负载能力的四足机器人中应用潜力巨大。由于液压驱动系统的非线性，在大负载的运动控制中有一定难度。因此，本论文针对液压驱动的四足机器人步行运动控制存在的问题，开展仿真与实验研究。
　　论文运用D-H法对四足机器人进行正、逆运动学建模，推导了四足机器人运动学方程。并结合液压缸伸缩运动关系，建立了四足机器人单腿运动变量与驱动变量之间的关系，并确定了其单腿运动空间。
　　根据四足机器人运动稳定性原则，参考四足机器人腿部运动空间，规划四足机器人迈步策略，通过单腿力雅可比矩阵，对四足机器人运动中各关节力进行分析，确定迈步参数。
　　在 ADAMS软件中建立四足机器人仿真模型，将设计的迈步策略转化为仿真模型的驱动函数，对设计步态进行仿真验证。采用 LabVIEW软件,编写了液压四足机器人整机平台的主控程序，实现对液压四足机器人的实时控制。针对比例阀中位重叠问题提出死区补偿PID控制策略，提高了液压缸位置跟踪性能；通过足端力传感器，对四足机器人整机实体重心投影点进行位置控制，通过整机实验，实现了四足机器人静步态稳定行走。

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要研究内容

2 四足液压机器人实验平台搭建及运动学分析

2.1 四足液压机器人整机实验

2.2 四足液压机器人坐标系定义及运动学分析

2.4 四足液压机器人单腿运动空间解析

2.5 本章小结

3 四足液压机器人运动规划与仿真

3.1 步态规划概述

3.2 四足液压机器人稳定行走迈步策略

3.3 四足液压机器人仿真模型与约束的建立

3.4 四足机器人静步态仿真与结果分析

3.5 本章小结

4 四足机器人整机步态实验

4.1 整机实验平台软件模块设计

4.2 四足液压机器人缸、阀分析与控制

4.3 四足机器人运动中的重心标定

4.4 步态运动实验

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 课题展望

致谢

参考文献