自重構移動傳感器網絡的運動控制.pdf

1、移動傳感器網絡通過將靜態(tài)傳感器節(jié)點與移動機器人平臺結合,可以為無線傳感器網絡系統(tǒng)增添自主機動能力,實現(xiàn)自部署和自修復等獨特功能。但目前采用的移動平臺大多基于輪式或者履帶式,崎嶇地形中的運動能力不足。如何提高移動傳感器網絡系統(tǒng)對復雜地形環(huán)境的適應能力,是未來移動傳感器網絡發(fā)展和應用的關鍵技術之一。
　　 本文設計并實現(xiàn)了一套自重構移動傳感器網絡系統(tǒng)。系統(tǒng)是以自重構模塊化機器人作為移動平臺。自重構模塊化機器人是由相同的節(jié)點模塊組裝而

2、成,每個節(jié)點模塊有兩個旋轉關節(jié),能夠±90°旋轉。關節(jié)采用模擬舵機驅動,扭矩為15.5kg.cm。每個關節(jié)的控制電路分為核心控制電路和電機驅動電路,核心控制電路包括無線通信控制器JN5139R1及其外圍電路,電機驅動電路主要包括PWM信號輸入的隔離電路。為了避免關節(jié)的電路出現(xiàn)故障導致整個系統(tǒng)無法正常工作,我們將每個關節(jié)的控制電路獨立開來。為了防止舵機運行過程中出現(xiàn)的大電流對核心控制電路的影響,我們對核心控制電路和電機驅動電路的電源進行隔

3、離。多個節(jié)點模塊可以組裝成“一”形、“O”形、“T”形和“十”形構型自重構模塊化機器人。本文分別規(guī)劃了這四種構型的運動步態(tài),采用步態(tài)表查詢法實現(xiàn)運動控制,并成功地將一種幅值和相位可調的CPG控制模型應用于“一”形構型自重構模塊化機器人的爬行控制。
　　 本文最后搭建起了自重構移動傳感器網絡系統(tǒng)實驗平臺。在該實驗平臺上,實驗測定了“一”形、“O”形、“T”形和“十”形步態(tài)表中的運動參數(shù)與機器人運動速度的關系,考察了“一”形構型自重

4、構模塊化機器人的越障能力,探討了改變CPG模型中的幅值和相位差對“一”形構型自重構模塊化機器人運動速度的影響。實驗結果表明:采用步態(tài)表查詢法,“一”形、“O”形、“T”形和“十”形構造自重構模塊化機器人的爬行速度分別可達5.9cm／s、15.5cm／s、9.4cm／s、4.8cm／s;采用CPG模型控制的“一”形構型自重構模塊化機器人的爬行速度可達9.7cm／s:“一”形構型自重構模塊化機器人可以翻越7.0cm高的障礙物。最后,對“十”