机械工程学报

作者：朱琦歆, 俞滨, 王春雨, 巴凯先, 孔祥东

单位：1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004;2. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室 秦皇岛 066004

关键词：液压驱动型足式机器人,液压驱动单元,基于力的阻抗控制,前馈抗扰控制；

基金：国家优秀青年科学基金(52122503)、国家自然科学基金(51905465, 51975506)和河北省研究生创新(CXZZBS2021133)资助项目。

液压驱动单元(Hydraulic drive unit, HDU)是液压驱动型足式机器人常用的关节驱动器，具有集成度高、功率密度大等特性。机器人顶层规划后，需依靠其完成具体动作，实现机器人的行走、对角小跑、奔跑等步态。HDU所受外负载会随机器人腾空相和着地相频繁大幅变化，严重影响系统性能。若HDU具备高性能基于力的阻抗控制，则可有效减小机器人在运动过程中足地接触时的碰撞力，保证机器人运动的平稳性。为提高基于力的阻抗控制系统的抗外扰动能力，研究一种前馈抗扰控制(Feedforward disturbance rejection control, FDRC)。介绍HDU基于力的阻抗控制系统及其数学模型，推导其非线性状态空间表达式。针对系统的外扰动推导等价输入矩阵，设计前馈抗扰控制器，并估算伺服阀流量系数。利用HDU性能测试试验台，针对不同工况和典型信号进行试验。试验结果表明，FDRC可大幅提高HDU基于力的阻抗控制系统的抗外扰动能力，且工况适应性良好。该控制方法可降低外扰动对液压驱动型机器人的影响，提高机器人的适应性。

来源：2023年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2023年第4期