液压驱动单腿跳跃机器人柔顺着地分析与控制

为缓解液压驱动足式机器人动态步态行走时着地瞬间足端冲击对机器人系统及其运动控制的影响,提出了一种基于关节运动规划的机器人柔顺着地控制方法。以液压驱动单腿跳跃机器人为研究对象,分析机器人足端着地冲量,通过选择合适的机器人着地姿态和减小机器人着地前足端速度实现机器人柔顺着地,为此在空中相进行余弦速度曲线关节运动轨迹规划,以及着地相进行余弦函数关节运动轨迹规划。将该方法分别应用于基于MATLAB/Simulink软件建立的仿真模型和试验样机进行单腿竖直跳跃控制实验,仿真和试验结果显示采用该方法的机器人跳跃控制消除了足端着地瞬间地面作用力在膝关节液压缸无杆腔形成的液压冲击,实验结果表明提出的基于关节运动规划的机器人柔顺着地控制方法合理可行。     

液压四足机器人单腿竖直跳跃步态规划

针对机器人跳跃运动落地时冲击力大的问题,面向竖直跳跃运动,以液压四足机器人单腿为研究对象,建立液压驱动四足机器人单腿运动学模型,并分别对机器人单腿处于起跳相、落地相和腾空相时进行轨迹规划;根据关节参数,通过运动学逆解求得驱动函数,利用仿真软件ADAMS进行竖直跳跃步态仿真;搭建单腿实验平台,进行实验验证,依据得到的动态特性,分析步态规划的准确性及合理性,为后续液压四足机器人动步态的研究提供设计和控制依据。     

液压足式机器人单腿主动柔顺性控制

针对传统液压足式机器人足式步态行走过程中,足端会受到地面较大冲击力,容易对机身产生冲击,造成机身不平稳等问题,提出了一种基于位置内环阻抗外环的柔顺控制算法,有效地降低了足端冲击力,使得足端与地面友好接触。首先,以液压足式机器人单腿为对象,对机器人单腿结构和工作原理进行介绍;其次,设计了单腿液压伺服控制回路系统,并对液压足式机器人元器件进行选型;最后,针对足式行走足端柔顺性触地问题设计了位置内环阻抗外环的柔顺控制算法,利用单腿实验平台进行柔顺性触地实验。实验结果表明基于位置内环阻抗外环的柔顺控制算法,有效地降低了足端冲击力,验证了该文设计思路及算法应用的可行性。     

足式机器人单腿跳跃仿真与实验

针对跳跃运动足地冲击大的特点,基于仿生学设计一种液压驱动四足机器人单腿,分别建立单腿着地相和飞行相的运动学和动力学模型。为了满足单腿跳跃性能要求和减少足地冲击,提出基于三次曲线轨迹跟踪的跳跃方法。使用MSC.ADAMS和Simulink对单腿竖直跳跃过程进行仿真,并搭建了单腿竖直跳跃实验平台和闭环控制系统。     

基于力反馈的液压足式机器人主/被动柔顺性控制

在足式机器人运动过程中,柔顺性控制能有效减少足端触地冲击力,提高环境适应能力。被动弹簧常被用来实现机器人与环境柔性接触,但不能有效吸收剩余冲击能量。主动柔顺能够根据环境不同而调整末端刚度与阻尼,却由于冲击力作用时间很短,对执行器的响应速度有较高的要求。试验发现将主动柔顺控制与被动柔顺相结合,可弥补上述不足,并实现机器人柔顺性触地。在单液压执行器系统中验证了这种方法的有效性,将此控制策略应用在四足机器人单腿系统,得到了同样的效果。通过分析单自由度执行器系统,总结所提柔顺性控制器参数设计原则,进而为四足机器人整体柔顺性设计提供依据。     

变胞机器人重构及转向时足着地柔顺性控制

变胞机器人能够根据外界环境变化在轮式行驶和足式行走两种运动模式间自然切换,因此兼具在平整结构路面上快速行驶和在崎岖山地越障行走的能力。基于广义坐标法建立了变胞机器人转向重构过程的运动学模型,考虑到重构过程中摆动腿与环境接触时存在较大冲击,提出了利用阻抗控制方法实现摆动腿着地柔顺控制。在传统阻抗控制的基础上,基于李雅普诺夫渐进稳定性定理设计了自适应阻抗控制器,并利用粒子群优化算法对阻抗控制参数进行了优化。通过在不同环境刚度下仿真分析,证实了经过参数优化后的自适应阻抗控制器能够很好地实现对期望接触力的跟随,提高了变胞机器人对未知多变环境的适应性。最后针对变胞机器人转向重构过程中足着地进行了路面实验,进一步证实了优化后的自适应阻抗控制方法的优越性。     

基于力阻抗控制的手臂康复机器人实验研究

把阻抗控制理论运用于手臂康复机器人控制中,使用基于力阻抗控制模型设计了系统的控制器。利用MATLAB/Simulink系统设计工具建立了系统控制模型,并在dSPACE实时仿真平台上进行了实验研究。结果表明,通过调节控制器中的刚度系数、阻尼系数可以使手臂康复机器人具有不同的刚度特性和阻尼特性。该控制器实现了被动和主动两种训练模式中机器人的柔顺运动控制。     

基于足地接触特性辨识的六足机器人自适应阻抗控制

为提高足式机器人在未知地面环境中运动适应能力,提出了一种基于足地接触特性辨识的模糊自适应阻抗控制算法.首先,针对六足机器人提出一种足地接触特性辨识方法.为降低六足机器人行走时足地之间的冲击力,提出了一种六足机器人沿腿长方向基于足地接触参数的模糊自适应阻抗控制器.基于六足机器人在不平坦地面行走时的足地接触状态,建立机器人步态控制状态机及行走控制框架.通过六足机器人仿真模型,对足地接触特性辨识方法、模糊自适应阻抗控制器以及机器人行走控制框架进行仿真验证,并应用到"青骓"六足机器人样机进行实验验证.     

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

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。     

并联六轮腿机器人机身平稳性控制方法研究

轮腿式机器人在非结构化路面运动时,机身平稳性控制对于提高运动平稳性、降低系统能耗、提高定位与建图精度等具有重要意义。针对并联式六轮腿机器人在通过不规则地形时足端悬空、姿态倾斜、机身晃动等问题,提出一种融合足端力控制器、姿态控制器及重心高度控制器的机身平稳性控制框架。其中,足端力控制器通过阻抗控制算法抑制机器人足端受力因地形变化带来的突变扰动;机身姿态控制器对机身倾斜角进行解耦,并控制各腿的长度补偿机身的偏移量;重心高度控制器根据各腿的伸长量自适应地调节机身高度,保证腿部执行机构具有足够的运动空间。针对三种控制器相互耦合、对外部扰动抑制效果不佳等问题,利用串级控制的思想将三种控制目标统一为力跟踪控制,降低机身振荡的风险。在并联式六轮腿机器人上进行了实验验证,结果表明所提出的控制算法框架能有效抑制外部地形扰动,当机器人以大约0.6 m/s的速度前进时,机身的俯仰角及横滚角保持在-0.7°~0.7°范围内,足端接触力维持在期望力附近,且机身重心高度随地面起伏自适应地调整,确保了机器人的运动平稳性。     

基于双环串联自适应模型跟随控制的正弦振动控制系统

本文针对目前各种正弦振动控制系统在使用过程中都需要调节控制参数的缺陷，提出了一种基于双环串联自适应模型跟随控制的正弦振动控制系统。该系统采用自适应模型跟随控制算法、软件幅值检测和数字式扫频正弦信号发生器。系统所有控制参数均在安装时一次性确定，无需用户在使用过程中进行任何调节，大大方便了用户的操作使用，提高了环境试验的安全性。同时，该系统与已有的各种正弦振动控制系统相比，还具有控制精度高、鲁棒性强、算法移植和升级方便等优点。     

ABBi-bus＠EIB／KNX智能建筑控制系统简介及应用

本文介绍了ABBi-bus＠EIB／KNX智能控制系统的应用原理、系统结构、主要功能、应用范围及系统优点，并针对该系统在遮阳幕帘控制、灯光控制、移动感应控制等方面的功能特点，分析了其在实际工程案例中的典型应用。     

电极升降控制系统中的模糊控制

文章着重讨论模糊控制的产生及其性能,并通过它在系统中的动态仿真与传统PID控制的动态特性进行了比较,展示了模糊控制的应用前景。     

西门子840通信控制技术与APC控制

文章以卧式加工中心自动工作台交换（APC）控制为例,介绍了西门子840通道控制技术的特点。     

基于专家规则的自选择式多模态控制方法的研究

目前模糊控制和PID控制等各种控制器对于非线性过程都各有其不足.文章提出了一种将模糊控制、PID控制和Bang-Bang控制相结合的、以专家规则为选择依据的自选择式多模态控制方法,在理论分析的基础上建立了多模态控制器的控制策略,并以非线性的切削加工过程为对象,进行仿真实验.结果表明,其超调量和调节时间明显优于模糊控制,超调量和控制器自身计算时间显著少于PID控制,而且此方法具有很好的鲁棒性.     

汽车EHB系统轮缸压力的BangBang-模糊PI控制

为了提高对EHB系统轮缸目标压力跟踪的快速性和准确性,提出了基于BangBang-模糊PI组合控制的轮缸压力跟踪方法。分析了EHB系统工作原理,建立了EHB系统数学模型;融合了BangBang控制快速跟踪和模糊PI控制精确跟踪的优势,以轮缸压力跟踪误差为阈值,提出了BangBang-模糊PI组合控制方法;跟踪前期由于误差较大,使用BangBang控制使轮缸压力迅速逼近目标值,跟踪后期由于误差较小,使用模糊PI控制实现轮缸压力精确跟踪。经仿真验证可以看出,在增压和减压过程中,组合控制方法能够快速跟踪目标压力,比模糊PI控制在耗时上减少了一倍;在保压过程中,组合控制可以实现对压力完全跟踪,克服了BangBang控制的振动缺陷。     

FANUC系统特色功能在纵切机床上的应用

通过对2011年中国国际机床展览会(CIMT2011)上参展的纵切机床的调试,概括总结了FANUC 0i-TD系统中若干特色功能,并针对在调试过程中所用到的这些功能进行了详细的讲解和说明.     

调节阀的选型及维护

以气动薄膜调节阀为例,简要介绍了调节阀的工作原理,详细论述了调节阀选型的原则及方法,并就调节阀的维护事项及方法作了简单的说明。     

RS3 DCS与3500系统的通信实现

主要论述了3500系统与罗斯蒙特公司DCS系统实现通信的方法,包括硬件设置,软件组态以 及参数处理等过程,从而为实际生产提供了有利条件。     

Pressure control of hydraulic servo system using proportional control valve

The purpose of this study is to develope a control scheme for the hydraulic servo system which can rapidly control the pressure in a hydraulic cylinder with very short stroke. Compared with the negligible stroke of the cylinder in the system, the flow gain of the proportional pressure control valve constituting the hydraulic servo system is relatively large and the time delay on the response of the valve is quite long. Therefore, the pressure control system, in this study tends to get unstable during operations. Considering the above mentioned characteristics of the system, a two-degree-of-freedom control scheme, composed of the I-PDD²… feedback compensator and the feedforward controller, is proposed. The reference model scheme is used in deciding the parameters of the controllers. The validity of the proposed control scheme is confirmed through the experiments.