液压四足机器人足端的力预测控制与运动平稳性

李 冰 张永德 袁立鹏 朱光强 代雪松 苏文海

1.哈尔滨理工大学机械动力工程学院，哈尔滨，150080

2.哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨，150001

3.东北农业大学工程学院，哈尔滨，150030

0 引言

液压四足机器人以液压伺服系统为驱动原件，具有反应快、重量轻、尺寸小、结构紧凑及承受负载能力强等优点，在工业、农业运输等大负载场合广泛应用[1-2]。液压四足机器人足端与外界环境间的约束关系影响机身运动姿态的稳定性[3-4]。

目前，影响液压四足机器人运动姿态平稳性的足端力控制主要基于阻抗的控制策略。李鑫[5]、张国腾[6]采用基于惯性-刚度-阻尼模型的阻抗控制策略，通过调节阻抗模型参数使腿部的力柔顺，该液压伺服系统具有系统非线性及参数时变性等特点，足端位置力跟踪存在稳态误差。丁庆鹏[7]提出的自适应阻抗控制策略可对环境刚度及环境位置进行辨识，有效减小了足端位置力跟踪稳态误差，但存在响应延迟。苏文海等[8]提出一种基于复合粒子群自适应液压伺服系统力跟踪的阻抗控制策略，使液压伺服系统末端位置力跟踪的动态性能得到明显提高，能适应复杂的作业环境。此外，俞滨等[9]提出了基于液压驱动单元位置控制环的变刚度和变阻尼负载特性模拟方法，柯贤锋等[10]研究了基于力反馈的位置型主动柔顺控制方法，邵璇等[11]提出了基于动力学模型的机器人内力自适应抑制策略，柴汇[12]提出一种足端力柔顺控制方法。这些控制策略是根据液压四足机器人和液压伺服系统的动力学理论建立的，可以有效改善液压四足机器人腿部柔顺性和机身运动姿态的平稳性能。……