摘要：设计了2个拮抗式气动肌肉关节串联的2自由度腿部机构,基于三元素气动肌肉模型,建立单腿拉格朗日动力学模型.构建了系统状态空间,设计了基于干扰上界的滑模控制(SMC)律.搭建了仿真和实验测试平台.分别采用比例-积分-微分(PID)控制、滑模控制对髋关节和膝关节位置跟踪进行仿真和实验.实验结果表明,与PID控制相比,在SMC控制下髋关节误差降低26.2%,膝关节误差降低25.1%,SMC控制的位置跟踪精度要优于PID控制.在自主研发的四足机器人样机平台上进行测试,在SMC控制下可实现四足机器人的小跑步态.

摘要：为提高四足机器人的轨迹跟踪性能和多步态下运动的鲁棒性,将自适应模糊算法与虚拟模型控制理论运用在机器人的腿部关节控制中,并对虚拟模型控制(VMC)参数进行自适应实时调节。首先,分析了四足机器人的运动结构,采用DH法建立运动学模型,对摆动腿和支撑腿进行关节力矩与虚拟力的研究;然后,考虑到传统VMC控制器参数固定导致系统动态控制性能差的缺点,设计了基于VMC算法特性和人工调试经验的模糊规则,其根据轨迹误差及误差变化率对控制参数进行在线优化,实现参数自适应;最后选取四足机器人中有代表性的小跑步态对所设计的运动控制器进行仿真验证。仿真结果表明,与传统的VMC相比,该控制器具有更好的足端轨迹跟踪效果,并提升了四足机器人的稳定性。