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研創營業中 | 集萃智造足式機器人取得重要進展

2021-02-03 15:50


研創進展

機器人與環境接觸時的動態特性,一直是我們研究的重點課(ke)題之一。近期,集萃智造研發團隊,在液壓足式機器人上采用力位混合控制——改進的阻抗控制方法,進行腿部行走的控制試驗,取得了重要進展。

足(zu)式(shi)機(ji)(ji)器人行走(zou)時,足(zu)力(li)對機(ji)(ji)身平(ping)衡起著決定性作用(yong),尤其(qi)是當(dang)機(ji)(ji)器人在不規則路(lu)面及(ji)剛度較小(xiao)路(lu)面行走(zou)時,足(zu)端支撐力(li)變(bian)化(hua)會(hui)使(shi)機(ji)(ji)器人機(ji)(ji)身的姿態發生改變(bian),進(jin)而影響穩定性;同時當(dang)足(zu)端的運動存在由自由空(kong)間(jian)到約束空(kong)間(jian)的轉換時,僅采(cai)(cai)用(yong)位(wei)置(zhi)控制將無法(fa)滿足(zu)腿部對運動柔順性的要(yao)求。因此機(ji)(ji)器人腿足(zu)在著地和支撐期間(jian),需要(yao)采(cai)(cai)用(yong)力(li)位(wei)混合控制。集萃智造的液壓足式機器人采用力位混合控制——改進的阻抗控制方法,進行腿部行走控制,它可以有效的減小觸地時外力的沖擊,根據力反饋及時調整著地狀態,避免沖擊減少功率損耗,同時與電機驅動方式相比液壓環節能夠更好地起到吸收沖擊力并利用液壓彈簧效果起到柔順作用,使得主動彈簧的控制效果更加明顯。
按照互補的(de)(de)原則(ze),一個導納控制(zhi)(根據(ju)端部力(li)傳感器測量的(de)(de)反力(li),來改變自己的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong))的(de)(de)機械臂應該適用于阻(zu)抗型的(de)(de)外界(jie)環境,因為(wei)運(yun)(yun)動(dong)方向決定了(le)摩擦阻(zu)力(li)。一個(ge)阻抗控制(根據(ju)自己每個(ge)關(guan)節(jie)實際位移與理(li)論位移的差異,決定自己每個(ge)關(guan)節(jie)的發力)的機械(xie)臂(bei)應該(gai)適用(yong)于導(dao)納型的外界(jie)環境,比如(ru)快(kuai)速動態(tai)搬(ban)運比較重的東(dong)西。而(er)步(bu)行、奔跑機(ji)(ji)器人(ren)的(de)腿,其實相當于(yu)立足于(yu)地面并操作自(zi)己身(shen)體的(de)機(ji)(ji)械臂,所以(yi)機(ji)(ji)器腿(tui)應該是(shi)阻抗(kang)控(kong)制(zhi)的,我們開發了針(zhen)對液壓驅(qu)動(dong)行走的腿(tui)足力位混(hun)合控(kong)制(zhi)方(fang)法,效果良好(hao)。
以上控制算法不僅適用于腿(tui)足(zu)式行走機(ji)器人,同樣適用于柔(rou)性(xing)力感知協(xie)作(zuo)機(ji)械臂、機(ji)器人靈(ling)巧手等,由(you)于本方法合理利用了(le)液壓阻尼和液壓彈簧的主動(dong)控制(zhi)機理,更適(shi)用于大負(fu)載的液壓機械臂和腿足(zu)系統。



01

模(mo)式一

特點:柔(rou)順性良,力(li)感靈敏
適用柔性力感(gan)知協作(zuo)機械臂(bei)跟隨示教(jiao)、握(wo)手軍用機器人機械手排雷作業的各種場合


02

模(mo)式二

特點:剛度大(da),具有(you)彈性(xing)恢復力
適用于腿(tui)足機器人腿(tui)部行走(zou)減震(zhen)、吸(xi)收沖擊(ji),適應各種復雜路面環境,保持穩定性行走,減少能量消耗,提高續航里程


03

模式三

特點(dian):剛度低,阻尼大,可以隨動(dong)停(ting)止
可將機器人隨動擺放各種姿態固定并記錄任意位置
04

模式四

特(te)點:慣性大,表現大慣量彈簧阻尼效(xiao)果
適用于模擬機器人跺腳(jiao)、揮拳、越障等需要(yao)大慣量、大負載施加的場(chang)景



關于集萃智造

江(jiang)蘇省(sheng)產業技(ji)術研究(jiu)院智(zhi)(zhi)能(neng)制造技(ji)術研究(jiu)所,由江(jiang)蘇省(sheng)產業技(ji)術研究(jiu)院、智(zhi)(zhi)能(neng)制造核(he)心(xin)團隊(dui)與南京市(shi)江(jiang)北(bei)新區共同發(fa)起(qi)成立。研究(jiu)所(集萃智(zhi)(zhi)造)聚焦江(jiang)蘇省(sheng)智(zhi)(zhi)能(neng)制造領域數字化工廠技術(DFT)、智能化裝備技術(IET)、可制造執行系統(MES)三大核心與(yu)關鍵(jian)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。面向智能(neng)制(zhi)造與(yu)機器(qi)人領(ling)域,通過制(zhi)造與(yu)信息技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)深度融合(he),探(tan)索(suo)產學研合(he)作機制(zhi),致力于突破智能(neng)制(zhi)造相關領(ling)域關鍵(jian)與(yu)共(gong)性技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu),培養(yang)高層次人才,開(kai)發高新(xin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu),孵化(hua)高技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)企業。


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