双足机器人小腿减振研究

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随着科学技术的发展和人类生活质量的提高,双足机器人以其类人特点在机器人研究领域占据着越来越重要的地位,有着非常广阔的应用空间和商业前景。但双足机器人在行走过程中由于足部与地面的碰撞而不断受到自下而上的冲击作用,影响了机器人行走的稳定性及步行速度,同时干扰了机器人上身平台安装的各种传感器的正常工作。因此通过在双足机器人小腿部位采取减振措施隔离或衰减来自地面的冲击具有重要的研究意义,为双足机器人行走稳定性优化提供了一种新方法。在第一代双足机器人减振小腿设计理念的基础上,取长补短设计并加工制造了第二代减振小腿,主要包括了主动作动器音圈电机运行平台和减振小腿支架的设计与实现。新型减振小腿采用TMS320F28335DSP作为主控制器,以驱动器内部控制芯片作为从控制单元,丰富了主动减振系统的控制模式。采用独立模拟—数字转换器AD7656模块作为加速度传感器的信号采集电路,拓展了模拟量输入信号的范围。采取绝缘措施解决了系统电磁干扰问题,并利用减振小腿实验平台做了实验研究。分析了减振小腿振动传递通道的动力学特性并建立了减振小腿的通道机理数学模型,并分别采用固定步长因子与基于模糊推理的变步长因子的滤波x-LMS算法作为主动减振控制方法进行了仿真实验。仿真结果表明主被动联合减振比传统单纯被动减振效果好。但数学机理建模不能准确反映振动传递通道之间的耦合、不同作用力的相互干扰等问题,为此搭建了基于SimMechanics建模的虚拟减振小腿机械模型,而后采用自抗扰控制算法进行了仿真研究。最后进行了减振小腿样机ADAMS建模仿真研究。
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