四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)輕量化設(shè)計方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 液壓足式機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2.1 液壓足式機器人及其驅(qū)動系統(tǒng) 2
1.2.2 液壓驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)載匹配 11
1.2.3 輕量化優(yōu)化算法 14
1.3 本書主要內(nèi)容 18
第2章 四足機器人液壓驅(qū)動原理設(shè)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(tǒng)組成 22
2.2.2 液壓四足機器人腿部結(jié)構(gòu) 22
2.2.3 液壓四足機器人油源結(jié)構(gòu) 28
2.2.4 四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)輕量化原理 30
2.3 四足機器人關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)型負(fù)載軌跡 32
2.3.1 四足機器人運動學(xué) 32
2.3.2 關(guān)節(jié)角度與液壓驅(qū)動單元伸出長度的映射關(guān)系 38
2.3.3 四足機器人足端軌跡規(guī)劃 40
2.3.4 四足機器人不同步態(tài)動力學(xué)仿真 43
2.4 四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)輕量化參數(shù)匹配 45
2.4.1 動力機構(gòu)與負(fù)載匹配 45
2.4.2 腿部關(guān)節(jié)鉸點位置優(yōu)化 47
2.5 本章小結(jié) 49
第3章 四足機器人動力機構(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 非對稱液壓缸的特點 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 閥控非對稱液壓缸的系統(tǒng)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(gòu)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(gòu)位置控制系統(tǒng)描述與性能指標(biāo) 67
3.4.1 動力機構(gòu)位置控制系統(tǒng)描述 67
3.4.2 動力機構(gòu)位置控制系統(tǒng)性能指標(biāo) 72
3.5 動力機構(gòu)位置控制系統(tǒng)校正 76
3.5.1 動力機構(gòu)位置控制系統(tǒng)反饋校正 76
3.5.2 動力機構(gòu)位置控制系統(tǒng)順饋校正 77
3.5.3 動力機構(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 四足機器人動力機構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配方法 82
4.1 引言 82
4.2 液壓動力機構(gòu)與負(fù)載匹配 83
4.2.1 負(fù)載特性 83
4.2.2 等效負(fù)載的計算 87
4.2.3 液壓動力機構(gòu)的輸出特性 89
4.2.4 負(fù)載匹配方法 90
4.2.5 工程近似計算 91
4.2.6 固有頻率計算 91
4.2.7 根據(jù)負(fù)載*佳匹配確定液壓動力機構(gòu)的參數(shù) 92
4.3 四象限負(fù)載等效方法 92
4.4 動力機構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配 96
4.4.1 動力機構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配指標(biāo) 96
4.4.2 動力機構(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力機構(gòu)參數(shù)修正方法 100
4.5 輕量化負(fù)載匹配仿真驗證 102
4.5.1 動力機構(gòu)參數(shù)匹配 102
4.5.2 動力機構(gòu)仿真建模 104
4.5.3 動力機構(gòu)驅(qū)動效果仿真驗證 106
4.6 本章小結(jié) 107
第5章 四足機器人腿部關(guān)節(jié)輕量化鉸點位置優(yōu)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(shù)學(xué)建模 109
5.2.2 四足機器人液壓驅(qū)動單元等效質(zhì)量建模 113
5.2.3 四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)質(zhì)量建模 116
5.3 四足機器人關(guān)節(jié)鉸點位置優(yōu)化理論 119
5.3.1 四足機器人關(guān)節(jié)鉸點位置約束建模 119
5.3.2 四足機器人關(guān)節(jié)鉸點位置約束體系 127
5.3.3 四足機器人關(guān)節(jié)鉸點位置優(yōu)化指標(biāo) 127
5.3.4 四足機器人關(guān)節(jié)鉸點位置優(yōu)化算法 129
5.4 四足機器人關(guān)節(jié)鉸點位置優(yōu)化示例 131
5.5 本章小結(jié) 132
第6章 四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)輕量化匹配設(shè)計方法 133
6.1 引言 133
6.2 四足機器人液壓驅(qū)動系統(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)自動匹配程序設(shè)計 136
6.3 YYBZ型四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)建模與分析 138
6.3.1 YYBZ型四足機器人腿部數(shù)學(xué)建模 138
6.3.2 YYBZ型四足機器人腿部關(guān)節(jié)鉸點位置約束 142
6.3.3 YYBZ型四足機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量與等效質(zhì)量 144
6.4 YYBZ型四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)輕量化參數(shù)匹配 154
6.4.1 YYBZ型四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)指標(biāo)及權(quán)重系數(shù) 154
6.4.2 YYBZ型四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)輕量化參數(shù)匹配設(shè)計 158
6.5 本章小結(jié) 162
第7章 四足機器人輕量化液壓驅(qū)動系統(tǒng)驗證 163
7.1 引言 163
7.2 YYBZ型四足機器人實驗系統(tǒng)組成 164
7.2.1 YYBZ型四足機器人機械系統(tǒng) 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(tǒng) 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(qū)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(tǒng)及動力學(xué)建模 190
7.4 動力機構(gòu)與四象限負(fù)載的輕量化匹配方法驗證 191
7.4.1 閥控液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)有效壓力驗證 191
7.4.2 輕量化/傳統(tǒng)負(fù)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(zhì)量對比 201
7.5.2 YYBZ型四足機器人腿部關(guān)節(jié)運動邊界驗證 203
7.6 YYBZ型四足機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)驗證 204
7.6.1 YYBZ單腿與傳統(tǒng)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(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