第30卷第1期2023年2月工程设计学报ChineseJournalofEngineeringDesignVol.30No.1Feb.2023两栖仿海龟机器人动力学建模与运动控制研究芮宏斌，李路路，王天赐，段凯文（西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西西安710048）摘要：为了提高两栖仿海龟机器人行走的稳定性，对其进行动力学建模，并基于PID（proportionalintegralderivative，比例积分微分）反馈控制策略提出了一种力/位控制模型。首先，根据机器人的运动学模型，得到了支腿的变换矩阵和雅可比矩阵，并利用虚功原理建立了足端与液压缸之间的力传递模型。然后，利用拉格朗日法对机器人进行动力学建模，推导了支腿的动力学方程，同时进行了动力学仿真，并将实时的足端受力导入动力学方程进行计算，验证了动力学模型的正确性。最后，搭建了液压仿真模型，并在ADAMS‒AMESim‒MATLAB联合仿真环境中开展了机器人运动仿真。仿真结果显示：与纯位置控制模式相比，力/位控制模式下机器人膝关节的转动更加平稳，液压缸的动力输出更稳定且功耗更小。研究结果对提高机器人运动的稳定性、增强运动控制系统的鲁棒性和提高液压系统的总效率具有借鉴意义。关键词：机器人；动力学；力/位控制；联合仿真中图分类号：TH113文献标志码：A文章编号：1006-754X（2023）01-0073-09ResearchondynamicmodelingandmotioncontrolofamphibiousturtleinspiredrobotRUIHong-bin,LILu-lu,WANGTian-ci,DUANKai-wen(CollegeofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China)Abstract：Inordertoimprovethewalkingstabilityofamphibiousturtleinspiredrobot,adynamicsmodelwasestablished,andaforce/positioncontrolmodelwasproposedbasedonthePID(proportionalintegralderivative)feedbackcontrolstrategy.Firstly,accordingtothekinematicsmodeloftherobot,thetransformationmatrixandJacobianmatrixoftheoutriggerwereobtained,andaforcetransfermodelbetweenfootendandhydrauliccylinderwasestablishedbythevirtualworkprinciple.Then,theLagrangemethodwasusedtomodelthedynamicsoftherobot,andthedynamicsequationoftheoutriggerwasderived.Atthesametime,thedynamicssimulationwascarriedout,andthereal-timeforceonthefootendwasintroducedintothedynamicsequationforcalculation,whichverifiedthecorrectnessofthedynamicsmodel.Finally,ahydraulicsimulationm...
