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Diseño y Experimentos de Actuador Electro-Hidrostático para Robot con Ruedas y Patas con Respuesta Rápida de Control de Fuerza

Autores: Zhao, Huipeng; Zhou, Junjie; Ma, Sanxi; Du, Shanxiao; Liu, Hui; Han, Lijin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Diseño y Experimentos de Actuador Electro-Hidrostático para Robot con Ruedas y Patas con Respuesta Rápida de Control de Fuerza


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Robot de patas con ruedas
Actuador electrohidrostático
Relación fuerza-peso
Alto rendimiento dinámico
Control por modo deslizante
Métodos PID

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El robot con patas de rueda combina las funciones de vehículos con ruedas y robots con patas: alta velocidad y alta capacidad de paso. Sin embargo, el rendimiento limitado de los actuadores de junta existentes siempre ha sido el cuello de botella en las aplicaciones reales de grandes robots con patas de rueda. Este artículo propone un actuador electrohidrostático (EHA) altamente integrado para permitir un rendimiento dinámico alto en gigantescos robots con patas de rueda (>200 kg). Se desarrolló un prototipo con una alta relación de fuerza a peso integrando una microp bomba, un acumulador de resorte en miniatura y un cilindro micro-simétrico. El prototipo logra una gran fuerza de salida de más de 9400 N y una alta relación de fuerza a peso de más de 2518 N/kg. En comparación con los robots existentes basados en EHA, tiene una mayor relación de fuerza a peso y puede soportar cargas más grandes. Se presentó un modelo detallado de EHA y se diseñaron controladores basados en control por modo deslizante y métodos PID para controlar la posición de salida y la fuerza del pistón. La precisión del modelo se mejora al identificar parámetros inciertos como el coeficiente de fricción y el coeficiente de fuga. Finalmente, se llevaron a cabo simulaciones y experimentos. Los resultados verificaron la rápida respuesta del control de fuerza (respuesta escalonada dentro de 50 ms, frecuencia de control de seguimiento de fuerza de aproximadamente 6.7 Hz) y el buen potencial del EHA desarrollado para futuros grandes robots con patas de rueda.

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