輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人越障分析與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于設(shè)備的依賴性越來(lái)越強(qiáng)。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的快速部署和災(zāi)后的快速救援都對(duì)運(yùn)輸裝備提出了更高的要求，要求運(yùn)輸裝備對(duì)于非結(jié)構(gòu)環(huán)境具備較高的靈活性和適應(yīng)性，能夠成功并快速的完成指定任務(wù)。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)室自擬課題“輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人”，對(duì)機(jī)器人的越障能力和控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，具體研究工作如下：
　　基于室外機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)功能分析和設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。機(jī)器人由車體和6套輪腿系統(tǒng)組成，輪腿系統(tǒng)采用模塊化設(shè)

2、計(jì)，拆裝方便。輪腿系統(tǒng)與車體的機(jī)械和電氣接口完全相同，可直接互換。根據(jù)機(jī)器人的功能要求，分析了機(jī)器人不同階段對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需求，選擇了合適的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
　　建立了機(jī)器人平面差速轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)，并建立了空間姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)、水平路面行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)和四輪行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，為軌跡跟蹤、空間定位和越障規(guī)劃提供了依據(jù)。對(duì)垂直障礙和壕溝等典型地形進(jìn)行了越障動(dòng)作規(guī)劃，并用幾何法和穩(wěn)定性約束條件分析了機(jī)器人跨越典型障礙的能力，最后用ADAMS對(duì)越障規(guī)劃進(jìn)行了仿

3、真驗(yàn)證，證明了越障動(dòng)作規(guī)劃的可行性。
　　建立了主從式控制系統(tǒng)，利用USB-CAN總線適配器實(shí)現(xiàn)了上下位機(jī)間的CAN通信；利用TMS320LF2407A DSP和EPM3128 CPLD設(shè)計(jì)了電機(jī)控制器，利用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了 CPLD對(duì)電機(jī)光電編碼器信號(hào)的采集處理和與DSP間的SPI通信；完成了對(duì)行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度伺服控制和對(duì)擺臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位置伺服控制。利用LMD18200設(shè)計(jì)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，為增加輪腿系統(tǒng)對(duì)車體支撐的可靠性，為擺