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電動滑台-軌跡規劃實驗

電動滑台-軌跡規劃實驗

2019-11-29 15:55

  軌跡規劃實驗

  在四足機器人位置軌跡規劃實驗中使用的樣本數據(點位置命令)見實際,此時測試信號幅值為30mm,頻率為1Hz。

  實際軌跡規劃樣本點

  時間

  位置

  採用直線插補和五次樣條曲線插補方式所得軌跡規劃實驗的結果如實際所示。由圖可知,五次樣條曲線對應的運動過程十分平滑,很好地實現了位置軌跡規劃的目標,使得速度和加速度的變化較為平穩,減小了機器人行走時的衝擊。

  時間/s時間

  實際直線插補(a>和五次樣條曲線插補(b)的效果對比5.9本章總結

  本章以仿生四足機器人電液伺服控制系統為研究對象,通過理論探索—仿真分析—實驗驗證相結合的方法,探尋能夠保障機器人穩定行進的電液伺服控制系統的設計方法與關鍵技術。

  我們首先依據四足機器人的研髮指標,設計了基於STM32F405/7的分佈式電液伺服控制系統架構,該架構與四足機器人高度對稱的機械結構和復雜多變的控制任務相適應。其次,設計並實現了基於雙CAN總線設計的伺服總線,從而將機器人控制指令總線和狀態反饋總線分離。

  在前述工作的基礎上,本章還以所在團隊研製的仿生液壓四足機器人物理樣機為依托,進行了相關的性能驗證實驗。實驗結果清晰表明,電動滑臺本章設計的分佈式電液伺服控制系統架構能按照預期目標可靠完成運動控制和伺服控制任務,且能夠兼顧多通道運動控制的高實時性要求和單通道控制水平的高精度要求,控制效果相當出色,為四足機器人具有出色的整體性能奠定了堅實的基礎。

  仿生液壓四足機器人步態生成器設計

  在前述章節中我們進行了仿生液壓四足機器人液壓伺服控制系統的理論設計與技術實現,取得了一定的經驗與成果。然而,在機器人的步態設計過程中我們發現,目前使用的離線預編程步態在應對機器人內部慣性力變化和外界突變擾動時,存在實時適應性差和自平衡能力弱等問題。

  雖然電液控制相對於電驅動具有響應速度快、動力系統集中、執行機構功重比大、安全性高等優點,但僅靠電液伺服控制技術本身在速度方面是不具優勢的。要使四足機器人能夠靈活自如地運動並完成特定任務,必須藉鑑動物的運動神經控制結構及任務分配方式,分析動物的步態轉換方式,重點研究步態生成器的設計方法與關鍵技術,構建四足機器人的運動控制系統。

  需要說明的是,由於本實驗室在進行仿生液壓四足機器人步態生成器研究時,一些關鍵的液壓驅動器件尚未全部到位,為促進四足機器人的研發進度,故暫時採用了電驅動作為四足機器人的替代動力來源,這種替代雖屬權宜之舉,但也具有一定的合理性與可行性。因為電液伺服控制領域雖採用液壓裝置驅動,但機器人的控制技術目前仍然以模擬電路控制為主,因此四足機器人後續採用的液壓驅動模式雖和本章採用的電驅動模式存在一定差別,但本章的研究工作對此後的液壓驅動仍然具有較高的參考價值與較強的借鑒作用。

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