液压足式仿生机器人在复杂环境中具有较强的运动能力与负载能力,具有较大的军用与民用潜力,是当前国内外研究的热点。机器人在面对复杂环境时,要求机器人腿部具有一定的柔顺性,以保证机器人运动的稳定性,而机器人腿部运动过程中的动力学特性会对腿部的柔顺控制精度产生不利影响,因此为保证高精度的柔顺控制,有必要进行动力学补偿控制。本文针对机器人腿部液压驱动系统,采用动力学补偿控制方法(含重力补偿控制和惯性力补偿控制),以提高机器人腿部的运动控制及柔顺控制精度为目标,主要研究工作包括:(1)机器人腿部系统数学建模。为了保证机器人腿部运动过程中可以实现期望的阻抗特性与运动控制特性,采用基于力的阻抗控制方法,实现机器人腿部的运动控制。利用机器人运动学与静力学理论,结合几何运动方法,建立机器人足端到关节的运动学正反解与静力学正反解表达式。基于推导的运动学、静力学表达式,采用基于力的阻抗控制方法,建立机器人腿部液压驱动系统数学模型,并搭建机器人腿部系统的整体仿真模型。(2)机器人腿部系统动力学补偿控制仿真分析。为了消减机器人腿部重力与惯性力对机器人腿部运动控制性能的影响,推导机器人腿部重力与惯性力数学表达式。分析机器人腿部重力与惯性力对足端运动控制精度的影响关系,并设计基于重力与惯性力补偿的运动控制方法,利用机器人腿部系统仿真模型,研究动力学补偿控制方法的补偿效果。(3)机器人腿部系统动力学补偿控制实验研究。基于推导的动力学公式,分离动力学公式的常数量,进行实验辨识。利用机器人单腿实验台,采用动力学补偿控制方法,实验验证多种工况下动力学补偿控制方法的补偿效果。(4)机器人腿部系统运动控制器的设计与实验测试。以DSP为核心控制芯片,设计控制器的采集、控制及以太网通信模块;采用基于模型的设计方法,设计Simulink自动代码生成的DSP驱动模块,基于Labview软件环境开发上位机调试界面,并进行实验测试。