吉林大学学报(工学版) ›› 2014, Vol. 44 ›› Issue (3): 750-756.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201403027

• 论文 • 上一篇    下一篇

液压驱动双足机器人运动系统的设计及实现

王海燕,李贻斌,宁龙霄   

  1. 山东大学 控制科学与工程学院, 济南 250061
  • 收稿日期:2013-05-20 出版日期:2014-03-01 发布日期:2014-03-01
  • 通讯作者: 李贻斌(1960),男,教授,博士生导师.研究方向:机器人技术,智能控制理论.E-mail:liyb@sdu.edu.cn E-mail:whywhywanghaiyan@163.com
  • 作者简介:王海燕(1981),女,博士研究生.研究方向:双足机器人,机器人智能控制.E-mail:whywhywanghaiyan@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目(61233014);山东大学自主创新基金自主项目(2011JC011).

Design and implementation of a hydraulic actuated biped robot motion system

WANG Hai-yan,LI Yi-bin,NING Long-xiao   

  1. School of Control Science and Engineering, Shandong University, Ji′nan 250061, China
  • Received:2013-05-20 Online:2014-03-01 Published:2014-03-01

RICH HTML

0   

PDF (PC)

2130

摘要：

提出了一种具有负重能力的8自由度液压驱动双足机器人运动系统。与具有相同负重能力的电驱动双足机器人相比,该机器人体积小、负重能力强、动态性好。由于机器人在空载的情况下,质量主要集中在腿部,提出了一种机器人动态步行时,对质量分布没有限制的机器人侧向平面内保持动态平衡的控制方法,克服了传统倒立摆模型要求忽略机器人腿部质量这一约束,扩大了其适用范围。在多体动力学仿真软件ADAMS环境下对仿真模型进行负重仿真试验和物理样机的空载试验,验证了该液压驱动双足机器人运动系统的有效性。

关键词: 自动控制技术, 负重能力, 液压驱动双足机器人, 动态行走, 多体动力学

Abstract:

The hydraulic actuated motion system of a biped robot, which has 8 degrees of freedom, with payload capacity is proposed. Comparing with the motor driving robots with the same payload capacity, the robot developed in this research has the advantages of smaller volume and better dynamic characteristics. For that the primary mass is concentrated on the legs when the robot is idle load, a dynamic balance control method in the coronal plane is proposed. Unlike the inverted pendulum model, this control method has no constraint on the mass distribution of the biped robot, which enlarged the application range. The effectiveness of this hydraulic actuated motion system of the biped robot is demonstrated by simulation experiment on Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System (ADAMS) and physical prototype idle load experiments.

Key words: automatic control technology, load ability, hydraulic actuated biped robot, dynamic walk, multibody dynamics

中图分类号: 

  • TP242.6
[1] 管贻生. 仿人机器人[M]. 北京:清华大学出版社, 2007: 97-157.
[2] Kim J H. Walking pattern generation of a biped walking robot using convolution sum[C]∥The 7th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots, Pittsburgh, PA, USA, 2007: 539-544.
[3] Kajita S, Matsumoto O, Saigo M. Real-time 3D walking pattern generation for a biped robot with telescopic legs[C]∥Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Seoul, Korea, 2001: 2299-2306.
[4] Kim J H, Oh J H. Walking control of the humanoid platform KHR-1 based on torque feedback control[C]∥Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation, New Orleans, LA, USA, 2004: 623-628.
[5] Kim J Y, Park I W, Oh J H. Realization of dynamic stair climbing for biped humanoid robot using force/torque sensors[J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 2009, 56(4): 389-423.
[6] Raibert M H. Legged Robots that Balance[M]. Cambridge, MA: MIT press, 1986:29-55.
[7] 陈恳, 付成龙. 仿人机器人理论与技术[M]. 北京: 清华大学出版社,2010: 1-17.
[8] Toyota motor corporation[EB/OL]. [2013-01-26].http://www.toyota-global.com/innovation/partner_robot/aichi_expo_2005/index03.html.
[9] Kim J H, Kim J Y, Oh J H. Adaptive walking pattern generation and balance control of the passenger-carrying biped robot, HUBO FX-1, for variable passenger weights[J]. Autonomous Robots, 2011, 30(4): 427-443.
[10] 唐矫燕. 载人两足步行椅机器人稳定性分析与控制策略[D]. 上海:上海交通大学机械工程与动力学院, 2011.
Tang Jiao-yan. Human in the loop gait stability analysis and control strategy of biped walking-chair robot[D]. Shanghai: School of Mechanical and Dynamical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, 2011.
[11] Boston Dynamics[EB/OL]. http://www.bostondynamics.com/robot_bigdog.html.
[12] Boston Dynamics[EB/OL]. http://www.bostondynamics.com/robot_petman.html.
[13] 张倡,黄强,李光日,等. 具有7自由度和双球型髋关节蛳人机器人下肢运动分析与规划[J]. 机器人, 2007, 29(6): 558-562.
Zhang Chang, Huang Qiang, Li Guang-ri, et al. Kinematics analysis and motion planning of a humanoid leg with 7DOF and double spherical hip joint[J]. Robotica, 2007, 29(6): 558-562.
[14] 李贻斌,王海燕,马昕,等. 具有负重能力的液压驱动双足机器人下肢机构[P]. 中国:2012100217832,2013-08-07.
[15] Kim J Y, Park I W, Oh J H. Walking control algorithm of biped humanoid robot on uneven and inclined floor[J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 2007, 48(4): 457-484.
[16] 胡凌云, 孙增圻. 双足机器人步态控制研究方法综述[J]. 计算机研究与发展,2005,42(5): 728-733.
Hu Ling-yun, Sun Zeng-qi. Survey on gait control strategies for biped robot[J]. Journal of Computer Research and Development, 2005,42(5): 728-733.
[17] Rong Xue-wen, Li Yi-bin, Ruan Jiu-hong, et al. Design and simulation for a hydraulic actuated quadruped robot[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2012, 26(4): 1171-1177.
[1] 贾拓,赵丁选,崔玉鑫. 铰接式装载机倾翻预警方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1762-1769.
[2] 顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹. 具有H∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1811-1819.
[3] 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826.
[4] 赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆. 微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1838-1843.
[5] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[6] 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562.
[7] 张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷. 心肺功能评估训练系统的恒功率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1184-1190.
[8] 董惠娟, 于震, 樊继壮. 基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1191-1198.
[9] 田彦涛, 张宇, 王晓玉, 陈华. 基于平方根无迹卡尔曼滤波算法的电动汽车质心侧偏角估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 845-852.
[10] 张士涛, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 田大鹏. 基于零相差轨迹控制方法提升快速反射镜性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 853-858.
[11] 王林, 王洪光, 宋屹峰, 潘新安, 张宏志. 输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 518-525.
[12] 胡云峰, 王长勇, 于树友, 孙鹏远, 陈虹. 缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 236-244.
[13] 朱枫, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 张士涛. 基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1868-1875.
[14] 晋超琼, 张葆, 李贤涛, 申帅, 朱枫. 基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1876-1885.
[15] 冯建鑫. 具有测量时滞的不确定系统的递推鲁棒滤波[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1561-1567.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发