产品概述

Acrobot体操机器人属于二维欠驱动机械系统，它由两个连杆构成，且仅在第二个关节处安装了执行器。该机器人在非线性控制理论研究领域应用广泛，研究人员能够借助让其从下垂位置摆动至倒立位置并保持稳定的过程，来测试诸如PID控制、LQR控制、模糊控制、强化学习控制等多种非线性控制算法。

此控制系统适用于MATLAB/Simulink、LabVIEW、ROS等多种平台，还支持搭配MATLAB/Simulink、LabVIEW、Python/C++、RT-LAB、Quanser QUARC等软件，进行系统建模、仿真、控制以及算法开发工作。同时，它支持Windows/Linux多平台开发，方便不同用户根据自身需求选择合适的开发环境。

产品特点

• 欠驱动特性复杂：Acrobot体操机器人执行器数量少于自由度数目，这使得系统呈现出非线性、时变性以及强耦合性的特点。这种复杂性大大增加了控制难度，因此需要借助先进的控制算法，才能实现系统的稳定运行和精确的运动控制。

• 控制算法多样且具挑战性：Acrobot是典型的非线性控制基准问题，由于其欠驱动特性，传统的线性化方法无法适用。它常被用于测试非线性控制、强化学习和自适应控制等算法，为相关领域的研究和发展提供了实践平台。

• 实验教学功能丰富：该系统以将机器人从下垂状态摆动到倒立并稳定为控制目标，将实时硬件平台和控制算法开发工具进行了有机集成。这种集成设计使其在控制工程教学、研究实验以及工程开发等方面都具有极高的适用性。

适用场景

• 控制理论研究与应用：Acrobot体操机器人控制系统可用于机器人控制系统以及非线性控制理论的研究工作。
• 教学与实验：在教学领域，它对机器人学与自动化控制课程起到了重要的辅助作用。通过实际操作和实验，帮助学生更好地理解欠驱动系统的控制难点，以及非线性系统稳定性分析的相关知识。
• 机器人研发:在机器人研发过程中，Acrobot体操机器人控制系统可用于自平衡机器人、柔性机器人或人形机器人中的欠驱动控制研究。
• 航空航天与能源优化:在航空航天领域，该系统适用于航空航天系统的控制工作，例如垂直起降飞机、无人机的控制研究。

参数规格

参数分类	详细参数
机械结构	2自由度（包含2个连杆、1个执行器）；系统尺寸为40 cm x 40 cm x 36 cm ；每个连杆的最大角度为±90°；适用于轻量负载（小于2kg）
执行器与控制	执行器类型为永磁同步电机（PMDC）；控制方式包括PID控制、LQR控制、模糊控制、强化学习控制；控制接口为PWM控制，编码器逻辑存储在XILINX芯片中
电气参数	电源要求为24V DC电源接口；最大功率输出为50W（伺服电机）；采样频率为1kHz（实时反馈控制）
硬件平台	采用RT - DAC I/O内部PCI或外部USB板；编码器类型为增量式编码器

相关课程

• 控制系统与欠驱动系统课程：此课程深入讲解欠驱动系统的控制原理，详细阐述其在航空航天、机器人控制等多个领域的应用。
• 机器人学课程：主要研究多自由度机器人的控制方法，重点学习路径规划与轨迹跟踪算法在欠驱动系统中的实际应用。
• 强化学习与自适应控制课程：通过实验探究强化学习在欠驱动控制系统中的优化效果，引导学生学习如何运用自适应控制实现系统的稳定运行。
• MATLAB/Simulink实验课程：教授学生使用MATLAB/Simulink构建倒立摆模型的方法，并指导学生进行实时仿真和控制算法设计。