【摘要】：在目前仿人機器人研究工作中,機器人與人類在動作柔順性方面仍存在一定差距,這主要是因為驅(qū)動的柔性不足。使用柔索對關(guān)節(jié)進行驅(qū)動,能夠使機器人在動作過程中能夠很好地吸收沖擊,且更加平穩(wěn)地完成各種動作,降低能耗。然而柔索驅(qū)動也存在一定的問題,如柔索只能受拉而不能受壓,因此控制機器人關(guān)節(jié)的一個完整自由度需要至少兩條柔索同時進行拮抗控制。使用兩條柔索進行控制時,不僅會對關(guān)節(jié)角度產(chǎn)生影響,也會對關(guān)節(jié)力矩產(chǎn)生影響,因此需要設(shè)計一種關(guān)節(jié)控制策略,對關(guān)節(jié)位置和力進行控制。本文構(gòu)建了雙柔索拮抗驅(qū)動關(guān)節(jié)的物理模型,建立了柔索收縮量與關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種關(guān)節(jié)控制策略,該策略包含位置控制和力控制兩部分。考慮到柔索控制模型的高度非線性,在位置控制部分采用改進型自抗擾控制器(ADRC)對當前位置誤差下所需關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩進行求解,柔索張力分配部分結(jié)合所需力矩對兩側(cè)柔索張力進行分配。確定了待調(diào)節(jié)參數(shù)及各參數(shù)對控制器性能的影響。改進了人工魚群算法,通過設(shè)置各維相對獨立的搜索參數(shù),加強多維并行尋優(yōu)能力,針對不同階段對搜索參數(shù)進行了相應(yīng)調(diào)整,提高了算法的尋優(yōu)速度和精度。在前、后期分別對落后人工魚進行激勵、重新投放。針對控制系統(tǒng)優(yōu)化目標建立了目標函數(shù),運用人工魚群算法對ADRC參數(shù)進行了優(yōu)化。本文在MATLAB中搭建了ADRC控制系統(tǒng),使用ADAMS與MATLAB聯(lián)合仿真,對人體動作過程中的關(guān)節(jié)角度進行了跟蹤。該研究針對柔索只能傳遞拉力而不能承受推力等的特性,提出了一種柔索收縮量主動控制策略,實現(xiàn)了柔索驅(qū)動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩的控制,和向指定位置的平穩(wěn)無波動調(diào)整。因此,該控制策略在柔索驅(qū)動控制以及改善仿人機器人的動作性能的研究中具有重要的意義。
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士研究生學(xué)位論文，提供更好的服務(wù)。繼“Rig”機器人誕生之后，各國均展開了對仿人機器人的研究工作，在，以日本在機器人領(lǐng)域的研究成果最為引人注目。在 1970 年，日本早稻田發(fā)出了一款名為“WABOT-1”的仿人機器人[4]，該機器人集成了運動控制系覺系統(tǒng)、對話系統(tǒng)，成為了仿人機器人發(fā)展史上劃時代的杰作。1986 年，大學(xué)成功研制了 WL-12(R)步行機器人[5]，通過其軀體的動作對下肢動作進，實現(xiàn)了高速平穩(wěn)行走。此后，有關(guān)仿人機器人的研究工作主要集中在驅(qū)和相關(guān)控制方式的研究上。

圖 1.1 WABOT-1 機器人Fig 1.1 WABOT-1 robot圖 1.2 WL-12(R)Fig 1.2 WL-12(R) robot在 20 世紀 90 年代，隨著智能控制算法的不斷發(fā)展，，仿人機器人的控制到了長足的發(fā)展[6]，其智能化水平和功能都得到了大大提高。較為著名有司研制的 Asimo 機器人[7]。Asimo 機器人是本田公司開發(fā)的世界上第一臺行穩(wěn)定國內(nèi)行走的雙足仿人機器人，該機器人能夠進行上下樓梯，慢速奔作。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP242;TP18

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2667274