| 立体坡面农业四足移动平台姿态控制策略与试验 |
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| 引用本文： | 苏文海,李冰,袁立鹏,张辉,谭贺文,息晓琳.立体坡面农业四足移动平台姿态控制策略与试验[J].农业工程学报,2018,34(4):80-91. |
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| 作者姓名： | 苏文海 李冰 袁立鹏 张辉 谭贺文 息晓琳 |
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| 作者单位： | 1. 东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030;,1. 东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030;,2. 哈尔滨工业大学机电学院，哈尔滨 150001;,2. 哈尔滨工业大学机电学院，哈尔滨 150001;,1. 东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030;,1. 东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030; |
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| 基金项目： | 国家科技支撑计划项目（2013BAH57F01）；国家自然基金青年科学基金项目（51205057） |
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| 摘 要： | 针对农业四足移动平台在田间行走时的姿态稳定性、负载平稳性差等问题,提出一种立体坡面姿态控制向量策略,在建立四足移动平台运动学模型基础上,通过对一维俯仰、二维横滚坡面姿态姿态向量变化分析,得出立体坡面机身运动姿态角与各腿关节转角的变换方程,而后运用欧拉动力学方程、SLIP理论及次优支撑三角形内稳定裕度理论对四足移动平台平面Trot与坡面Walk步态进行规划。根据Matlab/Sim Mechanics的坡面姿态仿真试验,对所提出的控制策略进行研究,选择俯仰、横滚姿态变化的限定最小角度;Matlab-Adams虚拟样机仿真试验,验证立体坡面姿态变换方程及其步态规划的可行性,得到四足移动平台在俯仰、横滚均为10°的立体坡面行走时,其俯仰与横滚角变化范围在-2°~2°。通过四足移动平台物理样机进行机身姿态角与关节转角变化关系测试和立体坡面姿态行走试验,试验结果与仿真基本一致,验证立体坡面姿态变换方程及其步态规划的合理性;实现了四足移动平台坡面运动姿态保持水平的目的,提高了立体坡面行走的稳定性;负载平稳性能试验结果表明:该文提出的坡面姿态控制策略,在上、下坡及立体坡面行走时,其负载平稳性与无姿态控制器相比分别提高了15.8%,16.2%和16.0%,增强四足移动平台作为农业移动辅助平台的作业性能,为现代农业移动平台运动姿态控制的设计提供了参考。
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| 关 键 词： | 农业机械 控制 算法 四足移动平台 姿态角 关节转角 坡面姿态 步态规划 |
| 收稿时间： | 2017/9/8 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2018/1/4 0:00:00 |
Strategy and experiment of attitude control for quadruped mobile platform walking on three-dimensional slope used for agriculture |
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| Su Wenhai,Li Bing,Yuan Lipeng,Zhang Hui,Tan Hewen and Xi Xiaolin.Strategy and experiment of attitude control for quadruped mobile platform walking on three-dimensional slope used for agriculture[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2018,34(4):80-91. |
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| Authors: | Su Wenhai Li Bing Yuan Lipeng Zhang Hui Tan Hewen and Xi Xiaolin |
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| Institution: | 1. College of Engineering, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China;,1. College of Engineering, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China;,2. School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;,2. School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;,1. College of Engineering, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; and 1. College of Engineering, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | agricultural machinery control algorithms quadruped mobile platform attitude angle rotation angle of joint slope attitude gait planning |
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