一种气动肌肉拮抗驱动机器人关节的类人运动控制方法

论文摘要

为了实现气动人工肌肉拮抗驱动机器人关节系统的类人运动控制,针对该系统严重非线性的特点,本文将其控制问题视为一个非线性最优控制问题,根据人体手臂关节运动的最小加加速度模型设定系统的最优控制性能指标,首先采用扩张状态观测器将机器人关节模型线性化得到积分器串联标准型,然后在线性化模型基础上设计最优控制律,使机器人关节具有与人手臂关节相似的无约束运动轨迹.仿真结果表明,采用本文算法,机器人关节能实现大运动范围(0～120°)的类人运动,关节运动轨迹对负载的改变(1 kg～5 kg)不敏感,并且关节运动具有较好的抗扰动能力.在机器人关节实验平台上通过实物实验验证了算法的有效性,并进一步讨论了控制器参数的设计规则.本文算法需要整定的参数只有2个,适用于气动肌肉拮抗驱动关节的类人运动控制,能够满足协作机器人在本质安全性、运动柔顺性以及类人运动模式等方面的要求.

论文目录

• 1 引言（Introduction）
• 2 仿生关节的数学模型（Mathematical model of the bionic joint）
• 3 仿生关节的类人运动控制（Human-like motion control of the bionic joint）
•   3.1 基于ESO的仿生关节线性化
•   3.2 仿生关节的最优控制律
• 4 仿真研究（Simulation studies）
• 5 实验研究（Physical experiment studies）
• 6 结论（Conclusion）

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 龚道雄,何睿,于建均,左国玉

关键词: 气动人工肌肉,拮抗关节,类人运动控制,最优控制

来源: 机器人 2019年06期

年度: 2019

分类: 信息科技,工程科技Ⅱ辑

专业: 自动化技术

单位: 北京工业大学信息学部自动化学院,计算智能与智能系统北京市重点实验室

基金: 国家自然科学基金(61673003),北京市自然科学基金(4192010)

分类号: TP242

DOI: 10.13973/j.cnki.robot.180714

页码: 803-812

总页数: 10

文件大小: 1866K

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