【摘 要】
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当前,随着对移动机器人技术研究的深入,足式机器人已经具备了一定的自主运动能力和环境适应性能力,但是大多数足式机器人仍然缺乏执行高动态任务的能力,而执行高动态任务的关
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当前,随着对移动机器人技术研究的深入,足式机器人已经具备了一定的自主运动能力和环境适应性能力,但是大多数足式机器人仍然缺乏执行高动态任务的能力,而执行高动态任务的关键点和难点在于足式机器人的关节力控制和腿部柔顺控制。本文以液压驱动足式机器人为研究对象,针对其腿部柔顺控制问题,对单腿关节液压伺服单元力控制展开研究;同时在关节力控制的基础上,结合自抗扰控制方法,对足式机器人单腿操作空间力位混合控制进行了研究,主要取得了以下研究成果:1、建立了单腿液压伺服单元各个环节的数学模型,构建了液压伺服单元的状态空间方程,并且对液压伺服单元的力控制系统进行了分析。建立了足式机器人单腿模型。2、在关节液压伺服单元数学模型的基础上,利用扩张状态观测器对模型中存在的不确定项及干扰项进行了观测,利用卡尔曼信息融合对负载速度进行估计,利用Lyapunov稳定性方法设计了基于速度补偿与扩张状态观测器的力伺服控制器。在AMESim中搭建了液压伺服单元模型并与Matlab进行联合仿真,同时在液压单腿实验平台的踝关节上进行实验,仿真和实验都验证了设计的控制器能够获得高性能的液压伺服单元力控制。3、在腿部关节力伺服控制的基础上,研究了单腿操作空间自抗扰解耦控制策略,设计了腿部操作空间自抗扰力位混合控制器,仿真验证了控制器能够在模型存在不确定性和外部干扰的情况下,可以对单腿操作空间位置实现准确跟踪。
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