液压驱动单元基于位置/力的阻抗控制机理分析与试验研究

发布时间：2021-03-01 11:49

　　液压驱动型高性能足式仿生机器人对未知、非结构环境具有很好的适应能力,为尽可能地避免其足地接触过程中的冲击和碰撞,足式机器人的关节应具有一定的动态柔顺性。针对驱动足式机器人关节运动的液压驱动单元（Hydraulic drive unit,HDU）进行研究,首先,建立其液压系统位置/力控制数学模型;其次,推导阻抗控制基本控制原理,并以液压系统作为内环控制方式,分析HDU基于位置/力的阻抗控制机理,研究该两种阻抗控制方法的控制内外环动态柔顺性串并联组成原理;最后,搭建HDU性能测试试验平台,对提出的两种阻抗控制动态柔顺性串并联组成原理进行试验验证。试验结果表明,基于位置的阻抗内环动态柔顺性为并联组成,而阻抗控制外环与位置控制内环动态柔顺性为串联组成;基于力的阻抗内环动态柔顺性为串联组成,而阻抗控制外环与力控制内环动态柔顺性为并联组成;基于力的阻抗控制响应速度大于基于位置的阻抗控制,而后者的阻抗模拟精度要优于前者。以上研究成果可为足式仿生机器人关节控制方法选取及性能优化提供理论和试验参考。 

【文章来源】：机械工程学报. 2017,53(12)北大核心

【文章页数】：14 页

【文章目录】：
1 HDU位置/力控制系统数学模型
2 HDU基于位置/力阻抗控制原理
    2.1 阻抗控制基本原理
    2.2 基于位置的阻抗控制
        2.2.1 受力原理分析
        2.2.2 基于位置的阻抗控制动态柔顺性组成原理
    2.3 基于力的阻抗控制
        2.3.1 受力原理分析
        2.3.2 基于力的阻抗控制动态柔顺性组成原理
3 试验研究
    3.1 HDU性能测试平台简介
    3.2 试验方案与具体实施方法
    3.3 内环动态柔顺性试验测试
        3.3.1 位置控制内环动态柔顺性
        3.3.2 力控制内环动态柔顺性
    3.4 外环阻抗控制试验测试
        3.4.1 第一种期望阻抗特性下试验测试
        3.4.2 第二种期望阻抗特性试验测试
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]Force Control Compensation Method with Variable Load Stiffness and Damping of the Hydraulic Drive Unit Force Control System[J]. KONG Xiangdong,BA Kaixian,YU Bin,CAO Yuan,ZHU Qixin,ZHAO Hualong.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(03)
[2]Nonlinear Mathematical Modeling and Sensitivity Analysis of Hydraulic Drive Unit[J]. KONG Xiangdong,YU Bin,QUAN Lingxiao,BA Kaixian,WU Liujie.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(05)
[3]四足仿生机器人液压驱动单元轨迹灵敏度分析[J]. 孔祥东,俞滨,权凌霄,巴凯先.  机械工程学报. 2013(14)
[4]浅析BigDog四足机器人[J]. 丁良宏,王润孝,冯华山,李军.  中国机械工程. 2012(05)

博士论文
[1]基于SLIP模型的四足机器人对角小跑步态控制研究[D]. 蒋振宇.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3057436