【技术实现步骤摘要】
基于足端与液压驱动单元等效刚度阻尼映射的控制方法
[0001]本专利技术属于机器人控制领域，具体涉及一种基于足端与液压驱动单元等效刚度阻尼映射的控制方法。
技术介绍
[0002]随着机器人在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求机器人与环境交互的柔顺具有接触力的感知和控制能力，例如在机器人的精密装配、修刮或磨削工件表面抛光和擦洗等操作过程中，需要保持其端部执行器与环境柔顺接触，因此要求机器人完成这些作业任务，必须具备对末端力的柔顺控制能力。液压足式机器人是机器人技术的重要分支之一，由于液压伺服驱动具有功率密度高的优势，可以最大程度降低驱动系统在机器人本体中的质量占比，足式机器人依靠其离散足地接触实现对地形的灵活适应性的优势，广泛应用于地形勘探、武器装备及物资运输等领域，而这些多样的新型应用领域也对机器人的柔顺性提出了更高的要求。
[0003]传统主动柔顺控制一般分为阻抗控制和导纳控制，其基本工作原理通过经验公式或者估计辨识柔顺控制模型中刚度和阻尼参数。但是，现有技术中，缺少一套完整的理论公式建立足端与关节刚度阻尼参数的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于足端与液压驱动单元等效刚度阻尼映射的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、根据液压驱动机构的腿部配置构型，构建液压腿部模型；S2、基于足端与液压驱动单元的转动关节之间的广义力关系及位置关系，得到足端与转动关节之间的等效刚度映射关系；S3、基于转动关节与液压驱动单元之间的广义力关系及位置关系，得到转动关节与液压驱动单元之间的等效刚度映射关系，并结合步骤S1中的足端与转动关节之间的等效刚度映射关系建立足端与液压驱动单元之间的等效刚度映射关系，足端与液压驱动单元之间的等效刚度映射关系的表达式为：k
hx
＝inv(L)*(J
θT
K
c
J
θ
+K
g
)*inv(W)；其中，K
c
为足端刚度矩阵，K
θ
为关节刚度矩阵；k
hx
为液压驱动单元刚度矩阵，L为液压驱动单元与关节力矩之间存在力臂矩阵，inv()表示对矩阵求逆，J
θ
为雅克比矩阵；W为关节角度与液压驱动单元伸长量映射关系求导后的得到的长度矩阵，(
·
)
T
为矩阵或向量的转置；f为足端广义力，为求导，θ为关节广义位移；S4、基于足端与液压驱动单元的转动关节之间的广义力关系及位置关系，得到足端与转动关节之间的等效阻尼映射关系；S5、基于转动关节与液压驱动单元之间的广义力关系及位置关系，得到转动关节与液压驱动单元之间的等效阻尼映射关系，并结合步骤S4中的足端与转动关节之间的等效阻尼映射关系，建立足端与液压驱动单元之间的等效阻尼映射关系，足端与液压驱动单元之间的等效阻尼映射关系的表达式为：其中，B
hx
为液压驱动单元阻尼矩阵，B
c
为足端阻尼矩阵，A为液压驱动单元伸出长度极小变化量矩阵；S6、结合步骤S5和S3建立起的足端与液压驱动单元之间的等效刚度映射关系及等效阻尼映射关系，得到刚度阻尼映射关系的液压驱动单元阻抗控制模型，并对足端进行柔顺控制；基于刚度阻尼映射关系的液压驱动单元阻抗控制模型如下：式中，F
hx
为液压驱动单元关节出力矩阵，X
p
为液压驱动单元伸出长度矩阵；S7、根据步骤S6得到的刚度阻尼映射关系的液压驱动单元阻抗控制模型进行求解，得到液压驱动单元伸出长度，并进行基于位置的阻抗控制，从而通过控制液压驱动单元进而精确控制足端刚度阻尼。2.根据权利要求1所述的基于足端与液压驱动单元等效刚度阻尼映射的控制方法，其特征在于：所述足端与关节广义力的映射关系为：所述足端与关节广义力的极小变化量的映射关系表示为：
式中，d(
·
)为极小的变化量，τ为关节广义力矩；所述足端与关节广义位置极小变化量的映射关系为：dp＝J
θ
(dθ)式中，p为足端广义位移，θ为关节广义位移；所述足端与关节广义力、足端与广义位置的刚度关系分别为：df＝K
c
dpdτ＝K
θ
dθ因此将所述足端与关节广义力极小变化量的映射关系表示为：同时消去dθ得到所述液压驱动型腿部足端与关节等效刚度映射关系为：其中3.根据权利要求1所述的基于足端与液压驱动单元等效刚度阻尼映射的控制方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：史亚鹏，陈馨，宋颜和，陈春昊，王源，刘桂江，巴凯先，俞滨，孔祥东，潘刚，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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