摘要

针对传统刚性机体四足机器人无法做到与四足哺乳动物一样快速、灵活和稳定运动的问题,提出了一种基于串联弹性驱动器的双关节串联柔性脊柱机构,并围绕其结构特性、力伺服控制和系统集成展开研究。基于脊柱在四足哺乳动物高速运动状态下的运动与形态,分析脊柱关节在四足机器人运动过程中的运动与受力情况。建立柔性脊柱关节的力源法动力学模型,通过仿真分析关节等效刚度对系统稳定性、动态响应特性的影响。对脊柱关节输出力矩采用PID控制,通过Matlab进行控制仿真分析。仿真和实验结果表明:串联柔性脊柱具有较高的力矩跟踪精度,脊柱机构及其控制系统稳定可靠。