四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 液壓足式機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 液壓足式機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 2
1.2.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載匹配 11
1.2.3 輕量化優(yōu)化算法 14
1.3 本書(shū)主要內(nèi)容 18
第2章 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)與分析 21
2.1 引言 21
2.2 液壓四足機(jī)器人原理 22
2.2.1 液壓四足機(jī)器人系統(tǒng)組成 22
2.2.2 液壓四足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu) 22
2.2.3 液壓四足機(jī)器人油源結(jié)構(gòu) 28
2.2.4 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化原理 30
2.3 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)型負(fù)載軌跡 32
2.3.1 四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué) 32
2.3.2 關(guān)節(jié)角度與液壓驅(qū)動(dòng)單元伸出長(zhǎng)度的映射關(guān)系 38
2.3.3 四足機(jī)器人足端軌跡規(guī)劃 40
2.3.4 四足機(jī)器人不同步態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真 43
2.4 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化參數(shù)匹配 45
2.4.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)與負(fù)載匹配 45
2.4.2 腿部關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置優(yōu)化 47
2.5 本章小結(jié) 49
第3章 四足機(jī)器人動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)建模與校正 50
3.1 引言 50
3.2 閥控液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 50
3.2.1 電液伺服閥數(shù)學(xué)模型 51
3.2.2 非對(duì)稱液壓缸數(shù)學(xué)模型 55
3.2.3 閥控液壓系統(tǒng)框圖與傳遞函數(shù) 56
3.2.4 非對(duì)稱液壓缸的特點(diǎn) 58
3.3 閥控液壓系統(tǒng)參數(shù)表達(dá)式推導(dǎo)和特性分析 58
3.3.1 閥控非對(duì)稱液壓缸的系統(tǒng)有效壓力 58
3.3.2 閥控非對(duì)稱液壓缸的壓力特性 63
3.3.3 閥控動(dòng)力機(jī)構(gòu)的速度平方剛度 65
3.3.4 閥控非對(duì)稱液壓缸的輸出特性 65
3.3.5 閥控非對(duì)稱液壓缸的正反向速度比 67
3.4 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)描述與性能指標(biāo) 67
3.4.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)描述 67
3.4.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)性能指標(biāo) 72
3.5 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)校正 76
3.5.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)反饋校正 76
3.5.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)順饋校正 77
3.5.3 動(dòng)力機(jī)構(gòu)位置控制系統(tǒng)校正系數(shù) 79
3.6 本章小結(jié) 81
第4章 四足機(jī)器人動(dòng)力機(jī)構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配方法 82
4.1 引言 82
4.2 液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)與負(fù)載匹配 83
4.2.1 負(fù)載特性 83
4.2.2 等效負(fù)載的計(jì)算 87
4.2.3 液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出特性 89
4.2.4 負(fù)載匹配方法 90
4.2.5 工程近似計(jì)算 91
4.2.6 固有頻率計(jì)算 91
4.2.7 根據(jù)負(fù)載*佳匹配確定液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的參數(shù) 92
4.3 四象限負(fù)載等效方法 92
4.4 動(dòng)力機(jī)構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配 96
4.4.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配指標(biāo) 96
4.4.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配方法 97
4.4.3 等速度平方剛度的動(dòng)力機(jī)構(gòu)參數(shù)修正方法 100
4.5 輕量化負(fù)載匹配仿真驗(yàn)證 102
4.5.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)參數(shù)匹配 102
4.5.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)仿真建模 104
4.5.3 動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)效果仿真驗(yàn)證 106
4.6 本章小結(jié) 107
第5章 四足機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)輕量化鉸點(diǎn)位置優(yōu)化算法 109
5.1 引言 109
5.2 四足機(jī)器人腿部建模 109
5.2.1 四足機(jī)器人腿部鉸點(diǎn)位置數(shù)學(xué)建模 109
5.2.2 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)單元等效質(zhì)量建模 113
5.2.3 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量建模 116
5.3 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置優(yōu)化理論 119
5.3.1 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置約束建模 119
5.3.2 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置約束體系 127
5.3.3 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置優(yōu)化指標(biāo) 127
5.3.4 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置優(yōu)化算法 129
5.4 四足機(jī)器人關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置優(yōu)化示例 131
5.5 本章小結(jié) 132
第6章 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化匹配設(shè)計(jì)方法 133
6.1 引言 133
6.2 四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化匹配 134
6.2.1 基于粒子群優(yōu)化的輕量化參數(shù)匹配方法 134
6.2.2 基于粒子群優(yōu)化的參數(shù)自動(dòng)匹配程序設(shè)計(jì) 136
6.3 YYBZ型四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模與分析 138
6.3.1 YYBZ型四足機(jī)器人腿部數(shù)學(xué)建模 138
6.3.2 YYBZ型四足機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)鉸點(diǎn)位置約束 142
6.3.3 YYBZ型四足機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與等效質(zhì)量 144
6.4 YYBZ型四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化參數(shù)匹配 154
6.4.1 YYBZ型四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)指標(biāo)及權(quán)重系數(shù) 154
6.4.2 YYBZ型四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化參數(shù)匹配設(shè)計(jì) 158
6.5 本章小結(jié) 162
第7章 四足機(jī)器人輕量化液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驗(yàn)證 163
7.1 引言 163
7.2 YYBZ型四足機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成 164
7.2.1 YYBZ型四足機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng) 164
7.2.2 YYBZ型四足機(jī)器人液壓油源 169
7.2.3 YYBZ型四足機(jī)器人控制系統(tǒng) 175
7.3 YYBZ型四足機(jī)器人仿真建模 186
7.3.1 YYBZ型四足機(jī)器人整機(jī)三維建模 186
7.3.2 YYBZ型四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)單元仿真模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 186
7.3.3 YYBZ型四足機(jī)器人控制系統(tǒng)及動(dòng)力學(xué)建模 190
7.4 動(dòng)力機(jī)構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配方法驗(yàn)證 191
7.4.1 閥控液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)有效壓力驗(yàn)證 191
7.4.2 輕量化/傳統(tǒng)負(fù)載匹配方法對(duì)比分析與驗(yàn)證 192
7.5 YYBZ型四足機(jī)器人輕量化效果驗(yàn)證 201
7.5.1 YYBZ型四足機(jī)器人質(zhì)量對(duì)比 201
7.5.2 YYBZ型四足機(jī)器人腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)邊界驗(yàn)證 203
7.6 YYBZ型四足機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驗(yàn)證 204
7.6.1 YYBZ單腿與傳統(tǒng)單腿運(yùn)動(dòng)性能對(duì)比 204
7.6.2 YYBZ型四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能驗(yàn)證 209
7.7 本章小結(jié) 212
第8章 總結(jié)與展望 214
8.1 總結(jié) 214
8.2 展望 215
8.2.1 輕量化與自然界仿生學(xué)的深入融合 216
8.2.2 輕量化與控制技術(shù)的深入融合 217
8.2.3 輕量化與增材制造技術(shù)的深入融合 218
參考文獻(xiàn) 220