四足機器人液壓驅動系統輕量化設計方法

前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 液壓足式機器人的發展現狀 2
1.2.1 液壓足式機器人及其驅動系統 2
1.2.2 液壓驅動系統負載匹配 11
1.2.3 輕量化優化算法 14
1.3 本書主要內容 18
第2章 四足機器人液壓驅動原理設計與分析 21
2.1 引言 21
2.2 液壓四足機器人原理 22
2.2.1 液壓四足機器人系統組成 22
2.2.2 液壓四足機器人腿部結構 22
2.2.3 液壓四足機器人油源結構 28
2.2.4 四足機器人液壓驅動系統輕量化原理 30
2.3 四足機器人關節旋轉型負載軌跡 32
2.3.1 四足機器人運動學 32
2.3.2 關節角度與液壓驅動單元伸出長度的映射關系 38
2.3.3 四足機器人足端軌跡規劃 40
2.3.4 四足機器人不同步態動力學仿真 43
2.4 四足機器人液壓驅動系統輕量化參數匹配 45
2.4.1 動力機構與負載匹配 45
2.4.2 腿部關節鉸點位置優化 47
2.5 本章小結 49
第3章 四足機器人動力機構位置控制系統建模與校正 50
3.1 引言 50
3.2 閥控液壓系統數學模型 50
3.2.1 電液伺服閥數學模型 51
3.2.2 非對稱液壓缸數學模型 55
3.2.3 閥控液壓系統框圖與傳遞函數 56
3.2.4 非對稱液壓缸的特點 58
3.3 閥控液壓系統參數表達式推導和特性分析 58
3.3.1 閥控非對稱液壓缸的系統有效壓力 58
3.3.2 閥控非對稱液壓缸的壓力特性 63
3.3.3 閥控動力機構的速度平方剛度 65
3.3.4 閥控非對稱液壓缸的輸出特性 65
3.3.5 閥控非對稱液壓缸的正反向速度比 67
3.4 動力機構位置控制系統描述與性能指標 67
3.4.1 動力機構位置控制系統描述 67
3.4.2 動力機構位置控制系統性能指標 72
3.5 動力機構位置控制系統校正 76
3.5.1 動力機構位置控制系統反饋校正 76
3.5.2 動力機構位置控制系統順饋校正 77
3.5.3 動力機構位置控制系統校正系數 79
3.6 本章小結 81
第4章 四足機器人動力機構與四象限負載的輕量化匹配方法 82
4.1 引言 82
4.2 液壓動力機構與負載匹配 83
4.2.1 負載特性 83
4.2.2 等效負載的計算 87
4.2.3 液壓動力機構的輸出特性 89
4.2.4 負載匹配方法 90
4.2.5 工程近似計算 91
4.2.6 固有頻率計算 91
4.2.7 根據負載最佳匹配確定液壓動力機構的參數 92
4.3 四象限負載等效方法 92
4.4 動力機構與四象限負載的輕量化匹配 96
4.4.1 動力機構與四象限負載的輕量化匹配指標 96
4.4.2 動力機構與四象限負載的輕量化匹配方法 97
4.4.3 等速度平方剛度的動力機構參數修正方法 100
4.5 輕量化負載匹配仿真驗證 102
4.5.1 動力機構參數匹配 102
4.5.2 動力機構仿真建模 104
4.5.3 動力機構驅動效果仿真驗證 106
4.6 本章小結 107
第5章 四足機器人腿部關節輕量化鉸點位置優化算法 109
5.1 引言 109
5.2 四足機器人腿部建模 109
5.2.1 四足機器人腿部鉸點位置數學建模 109
5.2.2 四足機器人液壓驅動單元等效質量建模 113
5.2.3 四足機器人液壓驅動系統質量建模 116
5.3 四足機器人關節鉸點位置優化理論 119
5.3.1 四足機器人關節鉸點位置約束建模 119
5.3.2 四足機器人關節鉸點位置約束體系 127
5.3.3 四足機器人關節鉸點位置優化指標 127
5.3.4 四足機器人關節鉸點位置優化算法 129
5.4 四足機器人關節鉸點位置優化示例 131
5.5 本章小結 132
第6章 四足機器人液壓驅動系統輕量化匹配設計方法 133
6.1 引言 133
6.2 四足機器人液壓驅動系統輕量化匹配 134
6.2.1 基於粒子群優化的輕量化參數匹配方法 134
6.2.2 基於粒子群優化的參數自動匹配程序設計 136
6.3 YYBZ型四足機器人液壓驅動系統建模與分析 138
6.3.1 YYBZ型四足機器人腿部數學建模 138
6.3.2 YYBZ型四足機器人腿部關節鉸點位置約束 142
6.3.3 YYBZ型四足機器人關節轉動慣量與等效質量 144
6.4 YYBZ型四足機器人液壓驅動系統輕量化參數匹配 154
6.4.1 YYBZ型四足機器人液壓驅動系統指標及權重系數 154
6.4.2 YYBZ型四足機器人液壓驅動系統輕量化參數匹配設計 158
6.5 本章小結 162
第7章 四足機器人輕量化液壓驅動系統驗證 163
7.1 引言 163
7.2 YYBZ型四足機器人實驗系統組成 164
7.2.1 YYBZ型四足機器人機械系統 164
7.2.2 YYBZ型四足機器人液壓油源 169
7.2.3 YYBZ型四足機器人控制系統 175
7.3 YYBZ型四足機器人仿真建模 186
7.3.1 YYBZ型四足機器人整機三維建模 186
7.3.2 YYBZ型四足機器人液壓驅動單元仿真模型實驗驗證 186
7.3.3 YYBZ型四足機器人控制系統及動力學建模 190
7.4 動力機構與四象限負載的輕量化匹配方法驗證 191
7.4.1 閥控液壓系統的系統有效壓力驗證 191
7.4.2 輕量化/傳統負載匹配方法對比分析與驗證 192
7.5 YYBZ型四足機器人輕量化效果驗證 201
7.5.1 YYBZ型四足機器人質量對比 201
7.5.2 YYBZ型四足機器人腿部關節運動邊界驗證 203
7.6 YYBZ型四足機器人液壓驅動系統驗證 204
7.6.1 YYBZ單腿與傳統單腿運動性能對比 204
7.6.2 YYBZ型四足機器人運動性能驗證 209
7.7 本章小結 212
第8章 總結與展望 214
8.1 總結 214
8.2 展望 215
8.2.1 輕量化與自然界仿生學的深入融合 216
8.2.2 輕量化與控制技術的深入融合 217
8.2.3 輕量化與增材制造技術的深入融合 218
參考文獻 220