采用摩擦补偿的串联弹性驱动器模糊转矩控制研究

1

作者 孙艳芬 田松亚 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第1期66-71,共6页

串联弹性驱动器可以用于驱动机器人的腿部关节运动,但实际关节的运动轨迹输出误差较大。为了改善串联弹性驱动器的控制效果,提出了带摩擦补偿的模糊转矩控制器,并对串联弹性驱动器的运动位移和输出转矩进行仿真。搭建串联弹性驱动器简... 串联弹性驱动器可以用于驱动机器人的腿部关节运动,但实际关节的运动轨迹输出误差较大。为了改善串联弹性驱动器的控制效果,提出了带摩擦补偿的模糊转矩控制器,并对串联弹性驱动器的运动位移和输出转矩进行仿真。搭建串联弹性驱动器简图模型,建立非线性摩擦的数学方程式。分析了模糊逻辑控制器结构,根据模糊规则设计了摩擦补偿的模糊扭矩控制器,用于控制串联弹性器运动位移和输出转矩。利用李雅普诺夫函数推导和证明带摩擦补偿的模糊扭矩控制器的稳定性。在不同环境中,采用Matlab软件对串联弹性驱动器运动位移和输出转矩跟踪误差进行仿真,比较传统PID控制器和带摩擦补偿的模糊转矩控制器输出精度。与传统PID控制器的对比结果表明,带摩擦补偿的模糊转矩控制器可以更快地收敛到期望值,能够抑制外界波形对控制系统的干扰,在串联弹性驱动器运动位移和输出转矩跟踪任务中表现出较好控制性能。 展开更多

关键词 摩擦补偿 串联弹性驱动器 模糊转矩控制

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多模式弹性驱动器的研制及特性分析

2

作者 韩亚丽 朱晓军 +2 位作者 朱文亮 盛士强 吴应达 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2221-2230,2238,共11页

针对目前刚性驱动器存在缓冲差、能耗大、驱动模式单一等问题,面向腿式机器人提出一款多模式弹性驱动器,采用电机带动丝杆螺母串联弹簧,并结合刹车装置,实现驱动器的多模式输出。首先根据腿式机器人膝关节的运动需求进行弹性驱动器设计... 针对目前刚性驱动器存在缓冲差、能耗大、驱动模式单一等问题,面向腿式机器人提出一款多模式弹性驱动器,采用电机带动丝杆螺母串联弹簧,并结合刹车装置,实现驱动器的多模式输出。首先根据腿式机器人膝关节的运动需求进行弹性驱动器设计;然后建立多模式弹性驱动器的刚柔耦合动力学模型,研究不同弹性系数及负载质量对驱动器输出性能的影响;最后,研制多模式弹性驱动器样机,搭建控制系统软硬件平台进行驱动器性能测试及其在机械腿中应用实验研究。实验结果表明,驱动器可实现模式之间的有效切换,且输出满足膝关节运动需求,验证了多模式弹性驱动器驱动性能的有效性。 展开更多

关键词 腿式机器人 弹性驱动器 动力学建模 虚拟样机仿真

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串联弹性驱动器力驱动力学模型和稳定性分析 被引量：13

3

作者 马洪文 王立权 +1 位作者 赵朋 俞林 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1410-1416,共7页

为了建立基于力源驱动的串联弹性驱动器(series elastic actuator,SEA)动力学模型,在模型中将弹性元件简化为刚度-阻尼并联环节,通过Laplace变换并得到了力源驱动的开环和闭环系统传递函数,进而通过Nyquist稳定判据对其稳定性进行分析,... 为了建立基于力源驱动的串联弹性驱动器(series elastic actuator,SEA)动力学模型,在模型中将弹性元件简化为刚度-阻尼并联环节,通过Laplace变换并得到了力源驱动的开环和闭环系统传递函数,进而通过Nyquist稳定判据对其稳定性进行分析,通过Bode图得到其力输出带宽.通过控制与动力学仿真软件对该模型进行机电一体化系统联合仿真得到系统阶跃与正弦跟踪响应,最终利用DSpace与已完成的SEA样机进行实物控制试验,理论仿真和试验结果基本一致,SEA样机力输出稳定,证明所建立模型合理. 展开更多

关键词 机器人 串联弹性驱动器(SEA) LAPLACE变换 稳定性

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新型串联弹性驱动器设计与速度控制 被引量：18

4

作者 朱秋国 熊蓉 +1 位作者 吕铖杰 毛翊超 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期83-88,共6页

针对机械臂与环境间的交互性和安全性问题,设计一种新型串联弹性驱动器(series elastic actuator,SEA)。通过设计平面型扭转弹性元件替代传统弹簧,使得驱动器具有较高的集成度。弹性元件的引入降低了传动机构阻抗上限,增强了对外界环境... 针对机械臂与环境间的交互性和安全性问题,设计一种新型串联弹性驱动器(series elastic actuator,SEA)。通过设计平面型扭转弹性元件替代传统弹簧,使得驱动器具有较高的集成度。弹性元件的引入降低了传动机构阻抗上限,增强了对外界环境的顺应能力。为了提高SEA速度控制精确度,提出采用BP神经网络控制的方法,通过补偿负载的重力等非线性特性,以实现基于SEA力矩控制模式下的稳定速度控制。实验结果验证了驱动器良好的速度跟随性和顺应性,实现了与环境之间的安全交互。这类驱动器在腿式机器人、外骨骼机器人和工业机械臂中有着良好的应用前景。 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 扭转弹性元件 速度控制 BP神经网络 非线性

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面向交互应用的串联弹性驱动器力矩控制方法 被引量：6

5

作者 王萌 孙雷 +2 位作者 尹伟 董帅 刘景泰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期1319-1328,共10页

对于串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)而言,已有方法大都将其弹性组件视为线性弹簧.然而为了追求更高的能量密度,SEA的机械结构越来越复杂,使其控制问题更具挑战性;此外,现有方法均未考虑当SEA应用于交互系统中,其负载端动... 对于串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)而言,已有方法大都将其弹性组件视为线性弹簧.然而为了追求更高的能量密度,SEA的机械结构越来越复杂,使其控制问题更具挑战性;此外,现有方法均未考虑当SEA应用于交互系统中,其负载端动力学模型会产生剧烈变化的情况.针对这些问题,本文设计了一种面向交互应用的自适应滑模控制方法.具体而言,首先在考虑了非线性SEA输出特性及系统中可能存在的扰动的情况下,描述了SEA系统的动力学方程,并对其进行了分析和变换.在此基础上设计了负载运动观测器和自适应滑模控制器,使得本文方法能够在负载端动力学模型完全未知的情况下完成SEA的力矩控制.最后通过引入辅助系统,对输入饱和的情况进行了有效的处理.通过理论分析证明了闭环控制系统的稳定性及信号有界性,随后的仿真与实验结果也表明了这种自适应滑模控制器良好的控制性能和对不确定性因素的鲁棒性. 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 力矩控制 人-机交互 自适应滑模控制

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基于RISE反馈的串联弹性驱动器最优控制方法 被引量：7

6

作者 孙雷 孙伟超 +1 位作者 王萌 刘景泰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期2170-2178,共9页

串联弹性驱动器(Series elastic actuator, SEA)是机器人交互系统中的一种理想力源.本文针对非线性SEA的力矩控制问题提出一种基于RISE (Robust integral of the sign of the error)反馈的最优控制方法,能够克服模型参数不确定和有界扰... 串联弹性驱动器(Series elastic actuator, SEA)是机器人交互系统中的一种理想力源.本文针对非线性SEA的力矩控制问题提出一种基于RISE (Robust integral of the sign of the error)反馈的最优控制方法,能够克服模型参数不确定和有界扰动,实现SEA输出力矩在交互过程中快速平稳地收敛到期望值.具体来说,首先对SEA的模型进行分析和变换;然后假设模型参数和扰动均已知,并在此基础上基于二次型指标设计最优控制律;之后基于RISE反馈重新设计控制律抵消模型参数不确定性和有界扰动,基于Lyapunov理论分析控制器的收敛性和信号的有界性,实验结果表明这种基于RISE反馈的最优控制方法具有良好的控制性能和对有界扰动的鲁棒性. 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 最优控制 RISE 力矩控制

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双刚度弹性驱动器力学特性频域分析 被引量：2

7

作者 马洪文 尹博 +2 位作者 王立权 尹铮 宋扬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1078-1082,共5页

针对降低落地冲击的要求,提出了一种用于步行机器人关节驱动的双刚度弹性驱动器,该机构不同于传统的单刚度弹性驱动器,其特点是在动力源与负载之间装有带间隙的分段线性的非线性弹簧。应用动量原理分别建立了两种驱动器的力学模型并给... 针对降低落地冲击的要求,提出了一种用于步行机器人关节驱动的双刚度弹性驱动器,该机构不同于传统的单刚度弹性驱动器,其特点是在动力源与负载之间装有带间隙的分段线性的非线性弹簧。应用动量原理分别建立了两种驱动器的力学模型并给出了机构个别参数对双刚度弹性驱动器的抗冲击功率能力和伸缩量的影响,最后利用MATLAB结合实例对此模型的抗冲击特性进行了仿真分析。结果表明,与单刚度弹性驱动器相比,随着外界激励频率γ的增大,双刚度弹性驱动器受到的冲击功率降低,而两者的压缩量趋向一致。 展开更多

关键词 机器人 力控制 弹性驱动器 非线性振动 频域分析

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基于串联弹性驱动器的并联柔顺手腕的设计 被引量：6

8

作者 张秀丽 夏旭 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期104-110,共7页

通过分析人体腕关节的组织结构和运动特性,设计了具有柔顺性的3SPS-1S并联机器人手腕机构.3条移动副支链作为驱动,在驱动支链中加入串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)来实现并联机器人手腕的柔顺性.建立了3SPS-1S并联机构的... 通过分析人体腕关节的组织结构和运动特性,设计了具有柔顺性的3SPS-1S并联机器人手腕机构.3条移动副支链作为驱动,在驱动支链中加入串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)来实现并联机器人手腕的柔顺性.建立了3SPS-1S并联机构的运动学逆解,推导雅可比矩阵,提出了确定SEA弹簧刚度的方法;基于位置补偿思想,实现柔顺手腕的位姿控制.通过实验验证了该机构对未知负载具有被动柔顺性,通过主动柔顺控制可以实现更高的主动柔顺性. 展开更多

关键词 机器人手腕 并联机构 柔顺性 串联弹性驱动器 弹簧刚度

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助行腿膝关节的串联弹性驱动器系统设计 被引量：3

9

作者 盖玉先 刘伟颖 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第9期33-36,39,共5页

为了提高人机互动机器人的舒适性及安全性,设计了一种具有零阻抗的精确力控制驱动系统—串联弹性驱动器,作为助行腿膝关节的驱动系统。为了能够精确输出期望力矩,在电机与人体关节之间串联了扭簧,并通过控制弹簧变形量控制力矩输出。当... 为了提高人机互动机器人的舒适性及安全性,设计了一种具有零阻抗的精确力控制驱动系统—串联弹性驱动器,作为助行腿膝关节的驱动系统。为了能够精确输出期望力矩,在电机与人体关节之间串联了扭簧,并通过控制弹簧变形量控制力矩输出。当期望输出力矩为零时,需要过对驱动系统的摩擦及惯性进行补偿,从而使电机与人体关节一起运动,不会造成人体运动时的阻碍。采用反馈及前馈控制方法精确控制系统输出力矩,此外,针对人机系统在互动过程中物理特性的时变性,设计了扰动观测器以增加系统的鲁棒稳定性性。最后通过MATLAB仿真验证了控制策略的有效性。 展开更多

关键词 助行腿 串联弹性驱动器 力矩控制 扰动观测器 鲁棒稳定性

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串联弹性驱动器的设计及力矩控制研究 被引量：1

10

作者 董伯麟 杨瑞伟 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第6期167-171,共5页

为了改善机器人在人机交互过程中力矩柔顺性问题,对机器人关节中的串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)进行了改进,从而提高了SEA驱动器中弹性体受力与变形的线性特性。在力矩控制器的设计中,采用了基于数据驱动控制的无模型... 为了改善机器人在人机交互过程中力矩柔顺性问题,对机器人关节中的串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)进行了改进,从而提高了SEA驱动器中弹性体受力与变形的线性特性。在力矩控制器的设计中,采用了基于数据驱动控制的无模型自适应控制算法(MFAC),并利用BP神经网络算法实现控制器参数的在线自整定。该数据驱动控制算法在不需要建立受控系统精确数学模型的情况下,即可实现串联弹性驱动器(SEA)的力矩控制。既简化了控制器设计的难度,避免了机器人关节建模的复杂性和未建模的动态误差,又提高了控制系统对负载扰动的鲁棒性。为了验证控制方法的有效性,对SEA驱动器进行仿真分析。仿真结果验证了所设计的控制方法对SEA力控具有良好的跟随性,能够实现机器人与人、环境之间的安全物理交互。 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 力矩控制 人机交互 BP神经网络 无模型自适应控制 数据驱动控制

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基于内环补偿的旋转液压弹性驱动器扭矩控制研究 被引量：1

11

作者 魏世龙 李钢 《机床与液压》 北大核心 2020年第22期104-108,139,共6页

液压驱动系统具有较高的功率质量比和耐久性特点,但由于系统非线性和高输出刚度,无法应用于交互式控制系统中,尤其是在机器人领域。提出一种力/力矩控制策略,设计了液压驱动器鲁棒内环补偿器(RIC),通过将内环补偿器与外环控制器解耦,将... 液压驱动系统具有较高的功率质量比和耐久性特点,但由于系统非线性和高输出刚度,无法应用于交互式控制系统中,尤其是在机器人领域。提出一种力/力矩控制策略,设计了液压驱动器鲁棒内环补偿器(RIC),通过将内环补偿器与外环控制器解耦,将力/力矩控制问题简化为运动控制问题。提出连杆端运动反馈策略,采用扭转弹簧的交叉并联连接方式,建立了驱动器输出扭矩反馈控制器。对液压驱动器转角控制性能和HEA扭矩控制性能进行了试验验证,结果表明所设计的基于非线性鲁棒内环补偿器的HEA具有扭矩可控性、可反向驱动性和强鲁棒性。 展开更多

关键词 旋转液压弹性驱动器 鲁棒内环补偿器 扭矩控制 反向驱动

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针对串联弹性驱动器抖动抑制的轨迹规划和跟踪控制 被引量：2

12

作者 尹伟 孙雷 +1 位作者 王萌 刘景泰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期1436-1445,共10页

针对串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)的位置控制问题,本文提出了一种"规划+控制"的策略.首先根据连杆端运动学约束方程,基于数字滤波器对电机位置进行轨迹规划;为了使电机能够准确跟踪期望轨迹,根据电机端的动... 针对串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)的位置控制问题,本文提出了一种"规划+控制"的策略.首先根据连杆端运动学约束方程,基于数字滤波器对电机位置进行轨迹规划;为了使电机能够准确跟踪期望轨迹,根据电机端的动力学模型设计位置跟踪控制器.理论分析证明了规划的抖动抑制作用和跟踪控制系统的稳定性,随后的实验结果也表明了这种"规划+控制"方法在使连杆到达期望位置的前提下,能够有效地抑制残余抖动. 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 轨迹规划 跟踪控制 抖动抑制

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基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计与仿真 被引量：5

13

作者 梁涛 梁延德 何福本 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第2期145-148,153,共5页

基于串联弹性驱动器(SEA)提出了一种三自由度柔顺机械臂的设计方案,用来模拟人手臂的运动,提高其对环境的适应力,实现良好的柔顺性。利用三维造型软件Inventor建立了三自由度柔顺机械臂的三维模型;针对柔顺机械臂关节提出了一种具有拮... 基于串联弹性驱动器(SEA)提出了一种三自由度柔顺机械臂的设计方案,用来模拟人手臂的运动,提高其对环境的适应力,实现良好的柔顺性。利用三维造型软件Inventor建立了三自由度柔顺机械臂的三维模型;针对柔顺机械臂关节提出了一种具有拮抗形式的弹性驱动方法,采用主动驱动弹簧和被动约束弹簧构成柔性张拉弹簧组合,以模拟肌肉-肌腱组织的收缩运动;通过动力学仿真软件Adams进行了驱动仿真分析和静动态冲击实验,结果表明在受到冲击时,柔性关节可以产生较大的柔性转角并快速衰减到稳定的运动状态,证明了该机械臂可以有效减小冲击,具有良好的柔顺性。 展开更多

关键词 机械臂设计 串联弹性驱动器 动力学仿真 柔顺性

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串联弹性驱动器内嵌扭矩传感器的研究 被引量：3

14

作者 蒋聪 孙恺 何广平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第3期15-21,共7页

针对串联弹性驱动器(SEA)的优点和特性,对SEA系统的扭矩传感器进行了研究,提出了一种扭矩传感器的设计方法,并对SEA系统进行了整体设计。首先分析了现有的SEA扭矩传感器发展现状,选择轮辐式结构作为传感器设计方案;然后利用静力学方法... 针对串联弹性驱动器(SEA)的优点和特性,对SEA系统的扭矩传感器进行了研究,提出了一种扭矩传感器的设计方法,并对SEA系统进行了整体设计。首先分析了现有的SEA扭矩传感器发展现状,选择轮辐式结构作为传感器设计方案;然后利用静力学方法计算了协作机器人关节受力情况,提出了扭矩传感器设计指标;结合空间限定条件以及材料力学特性提出了传感器弹性体的参数化设计方法,得到了传感器关键尺寸参数,利用Solidworks建立了传感器三维模型并利用ANSYS进行了有限元分析;最后对关键零件进行了选型,提出了一种SEA系统的整体设计方案。研究结果显示,扭矩传感器强度高、体积小;SEA系统结构设计合理,装配工艺性能良好。 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 扭矩传感器 有限元分析 优化设计

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串联弹性驱动器设计、建模及在机器人上的应用 被引量：5

15

作者 孙宁 程龙 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1467-1483,共17页

相比于传统的刚性驱动器,串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)具有被动柔顺性、阻抗低、抗冲击、力感知等诸多优点,因而已被广泛应用于各种机器人系统中.首先根据弹性和阻尼特性将串联弹性驱动器分为弹性型、阻尼型和弹性-阻... 相比于传统的刚性驱动器,串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)具有被动柔顺性、阻抗低、抗冲击、力感知等诸多优点,因而已被广泛应用于各种机器人系统中.首先根据弹性和阻尼特性将串联弹性驱动器分为弹性型、阻尼型和弹性-阻尼型串联弹性驱动器,介绍不同类型串联弹性驱动器的优缺点,并详细概述弹性和阻尼特性的机械实现方式;然后对各类串联弹性驱动器作为力传感器的建模方法进行介绍;接着叙述串联弹性驱动器在机器人系统中的主要应用,如力传感器、安全保护、降低能耗;最后展望串联弹性驱动器未来的发展方向. 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 弹性 阻尼 机械实现方式 建模方法

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面向夹持机构的紧凑型串联弹性力控驱动器设计与试验 被引量：4

16

作者 华洪良 廖振强 +1 位作者 陈勇将 徐诚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期426-432,442,共8页

串联弹性驱动器力控性能优异,在机器人无损抓持应用领域具有较好的应用前景。设计一种集成伺服电机、弹性元件、编码器等部件的高度紧凑型串联弹性驱动器。采用试验手段对串联弹性驱动器进行模型辨识,获得控制角度轨迹与驱动力观测模型... 串联弹性驱动器力控性能优异,在机器人无损抓持应用领域具有较好的应用前景。设计一种集成伺服电机、弹性元件、编码器等部件的高度紧凑型串联弹性驱动器。采用试验手段对串联弹性驱动器进行模型辨识,获得控制角度轨迹与驱动力观测模型,并通过PD控制器实现力控。通过刚性与超弹性物体力控加载试验,研究串联弹性驱动器力控响应与误差特性。通过物体自适应抓持与人机交互试验分析串联弹性驱动器力控自适应抓持与外力自感知特性。试验结果表明,串联弹性驱动器对刚性物体加载控制较快,力控稳态时间约0.35 s,且无超调出现。由于超弹性物体变形迟滞特性,其力控响应时间显著高于刚性物体。串联弹性驱动器力控模式能够实现物体自适应抓持,且抓持力度与速度可调。串联弹性驱动器可在不依赖指尖力传感器的情况下实现抓持力感知,有利于简化硬件与控制系统。 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 力控制 感知 夹持机构

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用于四足机器人的离散式串联弹性脊柱关节设计

17

作者 苏家豪 刘思宇 +5 位作者 卢春雷 郭朝 王志瑞 闫曈 党睿娜 苏波 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期137-149,共13页

为提高四足机器人的运动步幅和在运动中的抗冲击性能,以猎豹为仿生对象进行运动机理分析,设计一种具有串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)的离散式仿生脊柱关节。采用SEA为驱动单元,布置在脊柱箱体与腿足关节之间,模拟生物肌... 为提高四足机器人的运动步幅和在运动中的抗冲击性能,以猎豹为仿生对象进行运动机理分析,设计一种具有串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)的离散式仿生脊柱关节。采用SEA为驱动单元,布置在脊柱箱体与腿足关节之间,模拟生物肌肉特性提供被动柔顺性。脊柱整体设计采用2自由度离散式构型,实现伸展和蜷曲两种奔跑姿态,提高运动步幅。基于D-H参数法,建立了2自由度离散式脊柱四足机器人的运动学模型,并对四足机器人的运动步幅进行了对比分析。搭建四足机器人实验平台,开展性能测试实验。在bound步态下的实验结果表明:在步幅测试实验中,含脊柱的四足机器人运动步幅提高了73.72%;对比刚性躯干,在跳跃过程中可以减少前腿大腿电机峰值力矩35.2%、前腿小腿峰值力矩12.0%、后腿大腿峰值力矩45.7%以及后腿小腿峰值力矩10.3%,且各关节电机输出力矩的均值、标准差均明显降低。 展开更多

关键词 离散式脊柱 串联弹性驱动器 步幅提升 力矩缓冲

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基于介电弹性体驱动器的软体机器人建模与跟踪控制 被引量：6

18

作者 王亚午 叶雯珺 +3 位作者 张一龙 赖旭芝 吴敏 苏春翌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期871-880,共10页

针对基于介电弹性体驱动器的软体机器人的跟踪控制问题,本文提出一种自适应鲁棒控制策略.根据虚功原理建立介电弹性体驱动器的动力学模型,模型中弹性势能部分采用Gent模型进行描述.考虑到介电弹性体驱动器的精确模型参数难以获取,使用... 针对基于介电弹性体驱动器的软体机器人的跟踪控制问题,本文提出一种自适应鲁棒控制策略.根据虚功原理建立介电弹性体驱动器的动力学模型,模型中弹性势能部分采用Gent模型进行描述.考虑到介电弹性体驱动器的精确模型参数难以获取,使用基于径向基神经网络的逼近器对模型中的未知项进行估计.同时,考虑到介电弹性体驱动器形变量的变化率难以被测量,设计状态观测器对系统未知状态量进行观测.根据逼近器的估计结果和状态观测器的观测结果,设计滑模控制器实现介电弹性体驱动器的跟踪控制目标.最后,通过数值仿真实验验证所提控制策略的有效性. 展开更多

关键词 介电弹性体驱动器 Gent模型 径向基网络 状态观测器 滑模控制

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介电弹性体驱动器动态电压下的变形特征及击穿行为研究 被引量：1

19

作者 刘学婧 贾书海 +1 位作者 李博 陈花玲 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期9-15,127,共8页

针对介电弹性体(DE)驱动器驱动性能难以预测的问题,以VHB4910薄膜为待测DE材料,圆形DE驱动器作为研究对象,针对低频条件下(0.1～10Hz)DE驱动器的动态变形与击穿行为展开了实验研究。搭建了力电耦合实验测试平台,通过实验归纳了驱动电压... 针对介电弹性体(DE)驱动器驱动性能难以预测的问题,以VHB4910薄膜为待测DE材料,圆形DE驱动器作为研究对象,针对低频条件下(0.1～10Hz)DE驱动器的动态变形与击穿行为展开了实验研究。搭建了力电耦合实验测试平台,通过实验归纳了驱动电压参数对DE驱动器动态变形和击穿的影响规律。实验结果表明:DE驱动器的动态变形平衡位置受到电压幅值的影响,动态变形的振幅则受到电压频率和幅值的共同制约。动态击穿电压的数值分散性强,难以得到明显的规律特征,因此不能准确对动态击穿行为进行表征,而通过实验发现DE驱动器能承受的电压循环周期数会受到多种驱动电压参数的显著影响,故提出采用电压循环周期数对动态击穿行为进行分析。借鉴机械循环载荷下的经典疲劳曲线方程,提出利用名义静电应力幅值代替机械应力幅值、对DE驱动器在动态电压下的电致疲劳寿命曲线进行拟合的方法,以期为动态电压作用下DE驱动器的寿命预测提供一种新思路。 展开更多

关键词 介电弹性体驱动器 动态变形 击穿 疲劳寿命

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基于SEA的机器人仿肌弹性驱动关节研究 被引量：12

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作者 何福本 梁延德 +1 位作者 孙捷夫 郭超 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期900-905,共6页

为了实现机器人的拟人运动,提高其对外部环境的适应性,基于串联弹性驱动器(SEA)驱动形式提出一种仿肌弹性驱动的机器人转动关节,以实现机器人在受迫振动或受冲击下的柔顺自调整运动。该关节机构参考人体肌肉-肌腱组织的Hill-type模型,... 为了实现机器人的拟人运动,提高其对外部环境的适应性,基于串联弹性驱动器(SEA)驱动形式提出一种仿肌弹性驱动的机器人转动关节,以实现机器人在受迫振动或受冲击下的柔顺自调整运动。该关节机构参考人体肌肉-肌腱组织的Hill-type模型,采用具有对抗形式的主动弹性驱动和被动弹性牵制的设计方案,模拟肌肉收缩运动和功能,产生牵拉力以驱动机器人的关节。通过对该弹性驱动关节进行建模分析,得到其动力学描述方程,结合多次仿真测试中获得的系统运动特性曲线,在掌握其运动规律的基础上完成了其动力学性能评估。此外,针对关节机构具有的强弹性、低刚度特点,提出一种基于虚拟刚度补偿的控制方法,并应用在具有仿肌弹性驱动关节的二自由度机器臂上,实验结果表明其可行、有效。 展开更多

关键词 仿生机构 机器人 串联弹性驱动器 肌肉-肌腱 刚度控制 series elastic actuator(SEA)

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