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一种气动静压软体机器人的驱动力产生机理及控制策略
  • ISSN号:1002-0446
  • 期刊名称:《机器人》
  • 时间:0
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学,安徽合肥230031, [2]常州先进制造技术研究所,江苏常州213164, [3]中国科学院合肥物质科学研究院,安徽合肥213016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61105111)
中文摘要:

基于复杂刚性结构的传统机器人在狭小多变的空间中活动时,易对机器人本体产生较大磨损与消耗.针对此类问题,本文提出一种新型气动静压软体机器人,降低了机器人通过狭小空间时的阻力,减少运动损耗.在研究海参静水骨骼结构基础上,设计了软体机器人气囊相变结构,分析了气囊充放气的流体静压力学特性,建立驱动力产生的数学模型,从而设计出单单元与双单元控制策略,并利用时间戳BP(反向传播)神经网络对系统的延时时间进行预测,增强内模反馈系统的稳定性.在越障实验与稳定性分析中,加入延时预测后,机器人能在单单元与双单元控制模式下稳定行进,并顺利越过小沟壑,顺利完成六单元翻转的概率从89%提高到96%.

英文摘要:

Traditional robots with complicated rigid structure will be worn and teared when running in a cramped and diverse space. For this problem, a new model of pneumatic hydrostatic force soft robot is presented, and the resistance and motion loss are reduced while robots pass the cramped space. Based on sea cucumbers' hydrostatic bone structure, a soft robot with airbag phase transition structure is designed, the hydrostatic mechanical property of the airbag's charging and discharging process is analyzed, and a mathematical model of driving force is set up. Thus, single-unit and double-unit control policies are designed, meanwhile, a time-stamped BP (backpropagation) neural network is used to predict delay time for increasing the stability of internal model feedback control. According to obstacle surmounting tests and stability analysis tests, the robot with delay prediction can move stably and cross small gaps smoothly by single-unit and double-unit control strategy, and the probability of turning over six units increases from 89% to 96%.

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期刊信息
  • 《机器人》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院沈阳自动化研究所
  • 主编:王越超
  • 地址:沈阳市南塔街114号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:jqr@sia.ac.cn
  • 电话:024-23970050
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-0446
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1137/TP
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊(2000年)
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11997