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学兔兔
基于液压SEA的仿生机器人驱动器设计研究
Thedesignandanalysisofbionicrobotdrive system based on hydraulicSEA
杜挺豪’,韩莉莉’,宁 神’,罗健文 ,杜婷婷’
DUTing.hao。,HANLi.1j,NINGY_1LUOJian-wen。DUTing.ting’
(1.河南工业大学机器人研究所,郑州450007;2.哈尔滨工业大学机器人研究所,哈尔滨 150080)
摘 要:根据液压串联弹性驱动器 (以下简称液压SEA)驱动仿生机器人关节的需要,设计了一种新型
驱动器,其驱动电路采用三级控制结构和深度电流负反馈技术。阐述了驱动器的设计原理和
动态特性分析,并对制作的驱动器物理系统进行了性能测试。结果表明,驱动器输出负载电
流稳定,线性度好, 响应速度快,满足设计要求。
关键词:仿生机器人;液压SEA;驱动器;深度电流负反馈
中图分类号:TP273;TP242 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2016)03—0053—04
0 引言
重载仿生机器人需要较大的负载能力和驱动力矩,
其驱动方式的选择非常重要。电机驱动的功率密度低,
一..................一广 ; ● ● .一
负载能力小,满足不了这类机器人的需要;而液压驱动
以其功率密度高,响应速度快和负载能力强的优越性能
受到了工程界的青睐。
目前国内外已经出现了一些采用液压驱动的仿生机
器人系统。如美国波士顿动力公司研制的阿特拉斯、大
狗机器人与国内山东大学研制的液压驱动机器人在这方
面具有代表性。腿形机器人在行走的过程中,脚部与地
面直接接触,承受一定的冲击载荷,需要具有一定的柔
性。为了适应这种需求,采用SEA是一个不错的技术途
径。采用电机驱动的SEA的研究工作已有不少,但是采
用液压SEA驱动的仿生机器人还鲜有报道。本文主要设
计用于驱动液压SEA的仿生机器人驱动器。
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1 系统结构与技术要求
图1液压SEA驱动器结构
研究的驱动器主要用于液压SEA驱动的仿生机器
人。该驱动器作为仿生机器人的重要执行部分,除了要 3%;4)驱动器的频带度应大于400Hz,以适应 电液伺
求输出功率大、动、静态性能好,还要具有线性度好、 服阀的高频响应;5)采用24V单 电源供 电,满足各个
响应速度快、频带宽等特点[1]。特别对于液压驱动的仿
模块的供电要求。
生机器人来说,要尽量减少液压管线的分布,减轻仿生
机器人的重量。设计的驱动器要满足轻量化、小型化的 2 电气特性分析
要求,易于与液压SEA集成。液压SEA驱动器的结构如 电液伺服阀在长时间连续工作后会产生很高的温
图1所示。 升。受温度变化的影响,线圈的电阻值产生高达30%的
液压SEA驱动器应满足 以下技术参数:1)输 变化曙。采用深度电流负反馈技术,可以抑制负载线圈
入的电压范 围为 1OVa+1OV;2)输出的电流范围 电阻变化对输出电流的影响,消除阀线圈阻抗变化引起
为.40mA~+40mA;3)驱动器的线性度误差要小于
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