对于一个刚性-灵活的合六足生物机器人的层次控制策略
Kuo Yang1,2, Xinhui Liu1,2, Changyi Liu2,3
1School of Mechanical and Aerospace Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|December 22, 2023
概括
本研究介绍了腿类机器人的层次控制策略,有效地管理刚性-柔性合. 这种方法减少了机器人的振动,提高了重载应用的稳定性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 控制系统 控制系统
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 有腿的机器人表现出复杂的运动,包括刚性身体动力学和弹性腿变形,特别是在重负荷下.
- 了解刚性和灵活元件之间的相互作用对于稳定和高效的机器人操作至关重要.
- 现有的控制策略往往忽略了在重型腿式机器人中腿部灵活性的重大影响.
研究的目的:
- 为具有刚性-灵活合特性的腿类机器人提出一种新的层次控制策略.
- 为了应对机器人腿在运动过程中弹性变形所带来的挑战,特别是对于重型有效载荷.
- 为了提高稳定性和减少大型腿类机器人的振动.
主要方法:
- 一个分层的控制策略,将腿部力预测与灵活组件错误的前补偿相结合.
- 利用刚性底盘的中心点动力学模型,根据中心点轨迹 (中心点角动量 (CAM) 和中心点线性动量 (CLM)) 和车身轨迹,推导出最佳的驱动扭矩.
- 实现一个滑动模式控制算法与灵活的腿动态模型,用于精确控制液压驱动单元的力.
主要成果:
- 在一个3.5重的巨型六足动物机器人上进行验证,证明了拟议的控制策略的有效性.
- 这种方法成功地减少了机器人的振动,表明了改进的运动控制和稳定性.
- 层次战略有效地管理了刚性和灵活的机器人组件之间的复杂相互作用.
结论:
- 建议的层次控制策略对于具有刚性-灵活合特性的机器人是有效的.
- 这种方法显著减少了重型腿式机器人的振动.
- 腿部力预测,中枢动力学和滑动模式控制的整合为先进的机器人运动提供了强大的解决方案.
