帶臂球形機器人關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、本論文以國家863《一種帶伸縮臂的全方位滾動球形機器人的研制》(課題編號：2006AA042243)項目為背景，以球形移動機器人為基礎(chǔ)，對帶臂球形機器人系統(tǒng)進行了設(shè)計，包括了結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制系統(tǒng)設(shè)計，穩(wěn)定平衡分析，并且提出了一種新穎移動機器人避障及多機器人協(xié)同路徑規(guī)劃算法。 本文首先介紹了球形機器人的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并介紹了移動機器人控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及移動機器人避障及路徑規(guī)劃算法的研究現(xiàn)狀。 在帶臂球形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計中，將

2、帶臂球形機器人分為運動驅(qū)動部分，機械臂部分，支撐穩(wěn)定部分三個子部分進設(shè)計，通過比較待選方案，得出最后的整體方案，然后對各個部分的尺寸進行估計，然后通過實際的設(shè)計調(diào)整確定最后的設(shè)計尺寸并給出了基本的性能指標(biāo)。在本章中，還根據(jù)驅(qū)動執(zhí)行部件的需求，對驅(qū)動電機及減速器進行了選型。 在帶臂球形機器人控制系統(tǒng)設(shè)計中，首先對帶臂球形機器人的控制系統(tǒng)進行設(shè)計，通過方案比較，最終選擇分布式ARM控制系統(tǒng)方案并進行系統(tǒng)設(shè)計，然后從傳感器，通信方式兩

3、個方面出發(fā)，對系統(tǒng)控制需求進行分析和器件選型。 在帶臂球形機器人運動學(xué)動力學(xué)分析中，首先介紹了球形機器人的圓盤模型，然后在圓盤模型的基礎(chǔ)上對帶臂球形機器人的穩(wěn)定狀態(tài)控制進行了分析，得出了當(dāng)支撐裝置不支開的時候，為了保持整個帶臂球形機器人的平衡狀態(tài)，抓取狀態(tài)與重擺姿態(tài)的關(guān)系：以及在不同的滾動摩阻下，帶臂球形機器人從非平衡狀態(tài)回復(fù)到平衡狀態(tài)的特征，并通過實驗數(shù)據(jù)對性質(zhì)進行了驗證。 在移動機器人避障及路徑規(guī)劃研究中，提出了一種