论文选题源于国家科技支撑计划项目(项目编号:2013BAH57F01)。旨在对农业足式移动平台的运动平稳性控制方法进行研究,使之能够在山地、林地、丘陵等坡面田间完成独立运输行走作业的任务,为农业足式移动平台的功能化与实用化提供理论基础。中国是一个相对耕地面积较少的国家,对于一些如山地、林地及丘陵等不适合采用轮式农业机械作业的农田,往往还采用传统的手工耕作方式进行田间劳作,降低了作业效率。因此,研究足式移动平台对合理有效的开发与利用农业用地是十分必要的。但是,当农业足式移动平台在复杂的田间地形进行作业行走时,由于路面的环境刚度及机身姿态的不断变化,故影响其作业性能。因此,本文所研究的农业足式移动平台运动姿态平稳性控制方法是以四足机器人为研究基础,为解决农业足式移动平台在田间不平路面及坡面行走时存在机身姿态稳定性差,同时减小农业足式移动平台在行走过程中的振动情况,保证农业足式移动平台足端力跟踪控制稳定性,提高农业足式移动平台腿部的主动柔顺性,进而实现其运动姿态平稳性。文章主要从运动学分析与足端轨迹规划、立体坡面姿态与步态规划、液压伺服系统力跟踪控制及样机试验分析等方面对农业足式移动平台的运动姿态平稳性控制方法进行研究。主要的研究内容如下:(1)根据农业足式移动平台的结构及原理,对其运动学进行分析,采用D-H法、齐次变换矩阵建立了运动学模型及求解,并对其腿部速度、加速度进行分析,建立雅克比矩阵,得到足端力与关节的变化关系,同时采用五次多项式进行足端轨迹规划,为农业足式移动平台的稳态行走控制提供前提条件。(2)为保证农业足式移动平台在田间坡面行走时的姿态平稳性,需要对农业足式移动平台在立体坡面行走水平姿态控制方法进行理论研究,同时对其平面Trot及坡面Walk步态进行规划,并结合Matlab/SimMechanics与Matlab-Adams联合仿真进行仿真分析,结果表明农业足式移动平台在逐渐进入立体坡面时,其机身姿态能够在2°~4°做连续的水平变换;以及在平面及立体坡面行走时的俯仰、横滚姿态角保持在-2°~2°,验证了立体坡面行走水平姿态控制方法及步态规划的有效性。(3)由于农业足式移动平台采用液压伺服系统对腿部关节进行控制运动,所以,研究足端力跟踪的实质为分析液压伺服系统末端位置力控制。针对液压伺服系统自身具有控制非线性和参数时变性等问题,且大质量的农业足式移动平台在行走时,液压驱动系统产生载荷扰动较大。因而,农业足式移动平台在不同环境刚度及不规则路面行走时,单一的位置控制难以满足行走稳定性的需要。因此,通过对液压伺服系统末端位置在与环境模型接触时的力变化进行分析,建立其阻抗模型。在此基础上,本文提出一种复合粒子群自适应阻抗控制方法,通过仿真分析,并采用三次样条插值拟合阻抗参数随环境刚度变化方程,同时对末端位置力跟踪稳态误差原因进行分析并建立其数学模型,根据末端位置力与当前末端位置,利用自适应算法估计出环境刚度与环境位置,并对期望位置进行补偿及选择阻抗参数。结合原始阻抗与模糊自适应阻抗控制,利用Matlab-Adams虚拟样机仿真及二连杆串联机构台架进行液压伺服系统末端在接触不同环境模型时的力跟踪试验,结果表明采用本文所提出的控制方法使其末端位置稳态误差范围在0~1;通过二连杆串联机构台架进行变期望力跟踪试验,在期望力发生变化时,力跟踪的响应时间为0.4s,超调量为9%,表明力跟踪动态性能良好,验证了复合粒子群自适应阻抗算法对液压伺服系统力跟踪控制的有效性。(4)为验证文章所提出的运动平稳性控制方法对其足端力跟踪的有效性,坡面行走时的姿态平稳性,通过搭建与设计农业足式移动平台试验样机试验系统进行足力跟踪试验、俯仰姿态角与关节转角变化关系测试及坡面姿态行走试验,并对试验结果进行分析,验证了运动平稳性控制的力跟踪控制与姿态水平控制方法的有效性以及控制系统的实用性。通过文章的相关研究,改善了农业足式移动平台在不平路面及坡面的运动平稳性,并为液压驱动的大型四足移动平台关于运动姿态平稳性控制的相关研究提供了参考,同时也为大型仿生类农业自走机器人设计与开发提供了借鉴。