一个重型电动四肢机器人的任务导向系统设计,具有高性能
Junjun Liu1, Zeyu Wang2, Letian Qian1
1State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|August 12, 2023
概括
本研究提出了一种针对重型四足机器人的新型任务导向设计方法,通过层次优化和循环中控制模拟来优化性能. 开发的电动原型表现出令人印象深刻的速度和耐力,具有显著的有效载荷能力.
科学领域:
- 机器人与机械工程 机器人与机械工程
- 人工智能和控制系统
背景情况:
- 在实际应用中,对高性能四足机器人的需求日益增加.
- 由于电机扭矩和电池能量密度的限制,重型电动四足机器人的设计挑战.
- 需要一种系统的方法来平衡相互矛盾的性能指标,如速度,有效载荷和耐力.
研究的目的:
- 为重型电动四足机器人引入一种新的以任务为导向的设计方法.
- 通过结构化设计路径解决设计冲突并优化性能指标.
- 为特定任务的四足机器人开发可靠的设计规范.
主要方法:
- 使用启发式设计进行初始原型形式,并提出以任务为导向的执行器关节配置.
- 采用阶段式分析模型来优化腿部长度和关节参数,考虑轨迹和电机热量约束.
- 构建一个整体的模拟平台,使用模块化控制算法来进行代的设计改进.
主要成果:
- 开发一个重型电动四足机器人原型.
- 达到2米/秒的最大速度在步步行时,有效载荷超过160公斤.
- 经过证明的2小时的耐用性,验证了拟议的设计方法的效率.
结论:
- 提出的以任务为导向的设计方法有效地平衡了重型电动四足机器人的相互矛盾的性能要求.
- 层次优化和循环控制模拟对于实现强大高效的机器人设计至关重要.
- 开发的原型验证了所介绍的设计策略的实际适用性和效率.
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