电动滑台-轨迹规划实验

2019-11-29

　　轨迹规划实验

　　在四足机器人位置轨迹规划实验中使用的样本数据(点位置命令)见实际,此时测试信号幅值为30mm,频率为1Hz。

　　实际轨迹规划样本点

　　时间

　　位置

　　采用直线插补和五次样条曲线插补方式所得轨迹规划实验的结果如实际所示。由图可知，五次样条曲线对应的运动过程十分平滑，很好地实现了位置轨迹规划的目标，使得速度和加速度的变化较为平稳，减小了机器人行走时的冲击。

　　时间/s时间

　　实际直线插补(a>和五次样条曲线插补(b)的效果对比5.9本章总结

　　本章以仿生四足机器人电液伺服控制系统为研究对象，通过理论探索—仿真分析—实验验证相结合的方法，探寻能够保障机器人稳定行进的电液伺服控制系统的设计方法与关键技术。

　　我们首先依据四足机器人的研发指标，设计了基于STM32F405/7的分布式电液伺服控制系统架构，该架构与四足机器人高度对称的机械结构和复杂多变的控制任务相适应。其次，设计并实现了基于双CAN总线设计的伺服总线，从而将机器人控制指令总线和状态反馈总线分离。

　　在前述工作的基础上，本章还以所在团队研制的仿生液压四足机器人物理样机为依托，进行了相关的性能验证实验。实验结果清晰表明，电动滑台本章设计的分布式电液伺服控制系统架构能按照预期目标可靠完成运动控制和伺服控制任务，且能够兼顾多通道运动控制的高实时性要求和单通道控制水平的高精度要求，控制效果相当出色，为四足机器人具有出色的整体性能奠定了坚实的基础。

　　仿生液压四足机器人步态生成器设计

　　在前述章节中我们进行了仿生液压四足机器人液压伺服控制系统的理论设计与技术实现，取得了一定的经验与成果。然而，在机器人的步态设计过程中我们发现，目前使用的离线预编程步态在应对机器人内部惯性力变化和外界突变扰动时，存在实时适应性差和自平衡能力弱等问题。

　　虽然电液控制相对于电驱动具有响应速度快、动力系统集中、执行机构功重比大、安全性高等优点，但仅靠电液伺服控制技术本身在速度方面是不具优势的。要使四足机器人能够灵活自如地运动并完成特定任务，必须借鉴动物的运动神经控制结构及任务分配方式，分析动物的步态转换方式，重点研究步态生成器的设计方法与关键技术，构建四足机器人的运动控制系统。

　　需要说明的是，由于本实验室在进行仿生液压四足机器人步态生成器研究时，一些关键的液压驱动器件尚未全部到位，为促进四足机器人的研发进度，故暂时采用了电驱动作为四足机器人的替代动力来源，这种替代虽属权宜之举，但也具有一定的合理性与可行性。因为电液伺服控制领域虽采用液压装置驱动，但机器人的控制技术目前仍然以模拟电路控制为主，因此四足机器人后续采用的液压驱动模式虽和本章采用的电驱动模式存在一定差别，但本章的研究工作对此后的液压驱动仍然具有较高的参考价值与较强的借鉴作用。

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