帶機(jī)械臂的輪式移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、輪式移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人已成為機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，在軍事和服務(wù)業(yè)場(chǎng)合中，越來越多的需要機(jī)器人通過接受遠(yuǎn)程命令或自主執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的命令來完成任務(wù)。本文對(duì)帶機(jī)械臂的輪式移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究，特別是在機(jī)械臂、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和定位系統(tǒng)方面給出了具體實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。
　　首先，對(duì)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，采用一種混合式體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)解決了包容式體系結(jié)構(gòu)與分層式體系結(jié)構(gòu)的不足；據(jù)此對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行

2、了總體設(shè)計(jì)，該總體設(shè)計(jì)為今后機(jī)器人在功能上的增補(bǔ)提供了方便；在機(jī)械臂與定位這兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題上提出了總體研究方案。
　　其次，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以功能需求為指導(dǎo)，輕型化和低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為目的，采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的方式進(jìn)行的；針對(duì)機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，采用一種混合代數(shù)法和幾何法的計(jì)算方法，該方法減少了求解的計(jì)算量；針對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃問題，采用三次B樣條插值的方法進(jìn)行計(jì)算，并通過仿真驗(yàn)證了該方法

3、的可行性。
　　再次，針對(duì)市場(chǎng)上電機(jī)驅(qū)動(dòng)器價(jià)格高和不兼容I2C通信問題，對(duì)機(jī)械臂的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括硬件電路和軟件算法兩方面。在硬件電路上采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，在軟件算法上采用了速度控制算法和位置控制算法。
　　接下來，通過建立三輪結(jié)構(gòu)式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型，對(duì)機(jī)器人的坐標(biāo)系以及位姿進(jìn)行構(gòu)建和描述；設(shè)計(jì)出一種基于多傳感器的定位系統(tǒng)，解決了采用單種傳感器缺乏信息量的問題；在融合里程計(jì)與陀螺儀的數(shù)據(jù)算法上，采用卡爾曼濾