仿人机器人小腿减振控制研究.pdf

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1、第34卷第4期计算机仿真2017年04月文章编号：1006—9348(2017)04—0340—05仿人机器人小腿减振控制研究张璐1，毛伟伟2，梁青1，周烽1(1．中国科学技术大学信息科学技术学院，安徽合肥230027；2．海军蚌埠士官学校五系，安徽蚌埠233012)摘要：针对仿人机器人双足摆动行走时的稳定性优化控制问题，为保障行走过程中上身平台的稳定性以维持传感器件的正常工作，在具有主被动联合减振抗冲功能的仿人机器人小腿结构方案基础上，研究采用音圈电机作为振动主动控制作动器的减振控制方案。根据音圈电机的工作原理推导传递函数并建立小腿的数学模型，设计以反馈控制为基础的控制策略实现主被动

2、联合减振。利用Simulink搭建仿真系统，以音圈电机为主动减振作动器的主被动联合减振控制策略成功衰减了来自足部的冲击。仿真结果表明，音圈电机作为主动减振作动器具有可行性，为双足机器人行走过程稳定性的优化提供了依据。关键词：仿人机器人；主被动联合减振；音圈电机；反馈控制中图分类号：TP273+．2文献标识码：BAStudyonVibrationReductionControlfortheCalvesofHumanoidRobotZHANGLul，MAOWei—wei2，LIANGQin91，ZHOUFen91(1．SchoolofInfonrIationScienceandTechno

3、logy，UniversityofScienceandTechnologyofChina，HefeiAnhui，230027，China；2．FifthDepartment，BengbuNavyPetty0mcerSchooI，BengbuAnhui233012，China)ABSTRACT：Inregardtotheoptimizedcontrolofstabilitywhenhumanoidrobotswingsitsfeetbackandforthtowalk，inordertogu啪nteethestabilityoftheupperbodyplatf0册duringwalki

4、ngpmcesstokeeptheno瑚alfunctionofthesensorunits，avibrationreductiondesigninwhichvoicecoilmotorwasusedasactivevibmtioncontroIactuatorhasbeenstudiedonthebasisofthecalfstnlctureschemeofthehumanoidrobotthathasfhnctionofactive—passivejointvibmtionreductionandanti—impact．Trallsferfunctioncanbededucedba

5、sedontheoperatingprincipleofvoicecoilmotorandthemathematicalmodelofthecalfcanbeestablishedtodesignacontmlstrategybasedonfeedbackcontmlandachieveactive—passivejointvibrationreduction．Simulinkwasusedtoconstructsimulationsystem．Thecontrolstrategyofactive—passivejointvibrationreductionusingvoicecoil

6、motorasactivevibrationreductionactua-torhassuccessfullyattenuatedtheimpactf而mthefeet．Thesimulationresultsshowthatusingvoicecoilmotorasac-tivevibmtionreductionactuatorisfeasible，whichprovidesasupponforthestabilityoptimizationduringthewalkingpIDcessofbipedrobot．KEYWoRDS：Humanoidmbot；Active—passive

7、jointvib“nionreduction；Voicecoilmotor；Feedbackcontml1引言仿人机器人相比于与其它移动方式的机器人，具有行动灵活，适应环境能力强，行动盲区少等特点，因而在诸多领域基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(Wl(2100100017)收稿日期：2016一06一08修回日期：2016一06—2l一340一都有着广泛的应用前景¨。3J。在步行过程中，仿人机器人摆动腿落地时与地面发生碰撞，来自地