[發明專利]足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺及構建方法

在審

• 申請號: 202011045217.6
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112180761A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 巴凱先;馬國梁;宋顏和;俞濱;付康平;王春雨;孔祥東
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

1.一種足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺，其特征在于，包括：液壓驅動單元位置控制系統仿真平臺、腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺和液壓驅動型足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺；

所述液壓驅動單元位置控制系統仿真平臺根據所述液壓驅動單元位置控制系統模型構建；所述液壓驅動單元位置控制系統模型根據液壓驅動單元的結構組成，采用機理建模的方式構建得到；

所述腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺根據所述腿部機械結構構建得到；

所述液壓驅動型足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺根據所述腿部機械結構的運動學模型、靜力學模型和逆動力學模型、各關節液壓驅動單元伸出長度與轉角之間的映射關系以及各關節驅動單元受力與轉角轉矩之間的映射關系、液壓驅動單元位置控制系統模型、腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺和腿部液壓驅動系統基于位置的阻抗控制實現方法構建得到。

2.根據權利要求1所述的足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺，其特征在于，所述腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺通過額外力和力矩模塊對足端進行力加載，用于模擬足式機器人實際運動過程中足端受到的干擾力；

所述腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺通過移動副模塊中sensing屬性，測量腿部液壓驅動系統處于不同狀態時，液壓驅動單元的實際位置和實際受力；

所述腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺通過移動副模塊中的位置輸入模塊，根據輸入信號控制關節液壓驅動單元的實際位置，實現足端位置的實時控制。

3.根據權利要求2所述的足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺，其特征在于，當模擬液壓驅動單元實際運動過程中受到的外負載力時，將所述腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺中移動副模塊中sensing屬性測量腿部液壓驅動系統處于不同狀態，液壓驅動單元的實際受力信息同時輸入所述液壓驅動單元位置控制系統仿真平臺中。

4.根據權利要求1所述的足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺，其特征在于，將所述腿部機械結構的運動學模型的控制信息、靜力學模型的控制信息和逆動力學模型的控制信息同時輸入腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺，通過Mechanics Explorer模塊中的腿部液壓驅動系統模型觀察腿部液壓驅動系統的時時運動狀態。

5.一種足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺的構建方法，其特征在于，包括：

對足式機器人的腿部液壓驅動系統的機械機構進行簡化，得到腿部機械結構的運動學模型、靜力學模型和逆動力學模型；

根據所述腿部機械結構的尺寸，確定各關節液壓驅動單元伸出長度與轉角之間的映射關系以及各關節驅動單元受力與轉角轉矩之間的映射關系；

根據液壓驅動單元的結構組成，采用機理建模的方式構建液壓驅動單元位置控制系統模型；

根據所述腿部機械結構的運動學模型、靜力學模型和逆動力學模型、各關節液壓驅動單元伸出長度與轉角之間的映射關系以及各關節驅動單元受力與轉角轉矩之間的映射關系以及所述液壓驅動單元位置控制系統模型，確定腿部液壓驅動系統基于位置的阻抗控制實現方法；

根據所述液壓驅動單元位置控制系統模型，構建液壓驅動單元位置控制系統仿真平臺；

根據所述腿部機械結構，構建腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺；

根據所述腿部機械結構的運動學模型、靜力學模型和逆動力學模型、各關節液壓驅動單元伸出長度與轉角之間的映射關系以及各關節驅動單元受力與轉角轉矩之間的映射關系、所述液壓驅動單元位置控制系統模型、所述腿部液壓驅動系統機械結構仿真平臺和所述腿部液壓驅動系統基于位置的阻抗控制實現方法，構建液壓驅動型足式機器人腿部基于位置的阻抗控制仿真平臺。