机器人能代替人类去执行繁重、枯燥、危险等性质的工作,依据需要完成的任务不同,机器人的种类也不相同。针对需满足负载能力大、能适应非结构环境等要求,液压驱动型足式机器人应运而生,该类机器人的关节驱动采用高集成性伺服阀控制伺服缸结构(简称液压驱动单元),为了使足式机器人关节具有一定的柔顺性,以有效缓解外界环境的刚性冲击,需对液压驱动单元进行柔顺控制。基于位置的阻抗控制(简称位置阻抗控制)是一种典型的柔顺控制方法,本文针对机器人液压驱动单元,开展位置阻抗控制方法研究,以提高控制系统的跟踪性能及稳态精度为目标,主要研究工作包括:(1)为了提高机器人液压驱动单元位置阻抗控制性能,基于现代控制理论并运用能全面表征系统特性的状态变量,研究系统状态反馈控制(State feedback control,SFC)方法。利用液压系统的基本方程及传感器的数学模型,建立位置阻抗控制系统的状态空间表达式。基于推导的状态空间表达式分析系统的能观、能控及稳定性,并搭建系统的仿真模型。采用线性二次型最优控制求取系统的状态反馈矩阵,设计全维状态观测器获取系统的状态变量,利用期望的稳态误差为零求取输入变换放大器,实现系统的状态反馈控制。(2)为了抑制机器人液压驱动单元负载力对其控制性能的影响,结合液压驱动单元的结构特点,研究前馈抗干扰控制(Feedforward disturbance rejection control,FDRC)方法。在位置阻抗控制系统的状态空间表达式基础上,考虑系统受到的负载力,建立含负载力的状态空间表达式。基于含负载力的状态空间表达式,通过等效计算,得到与负载力产生相同输出结果的等效输入,再通过在系统输入端减去该等效输入达到抑制负载力干扰的作用。(3)为了提高机器人液压驱动单元在典型周期运动步态下的控制性能,基于内膜原理,研究插入式重复控制(Plug-in repetitive control,PRC)方法。分析现有多种重复控制方法的优劣,选取插入式重复控制方法,分别设计低通滤波器和动态补偿器(采用最小二乘法进行系统数学模型辨识),形成针对位置阻抗控制系统的插入式重复控制。(4)为了验证状态反馈控制、前馈抗干扰控制及插入式重复控制三种控制方法的有效性,利用液压驱动单元性能测试实验台和机器人单腿实验台,开展液压驱动单元位置阻抗控制实验研究。针对单个液压驱动单元的位置阻抗控制实验,在不同频率和幅值的正弦加载力工况下,研究不同输入位置时的阻抗控制性能,并定量给出三种控制方法的实验控制效果。针对机器人单腿双关节的位置阻抗控制实验,在足端空载和加载工况下研究单腿不同输入位置时的阻抗控制性能。