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
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文檔簡介
1、RoboCup救援機器人比賽是一個研究和測試機器人災后救援關(guān)鍵技術(shù)的國際性平臺,受復雜的救援作業(yè)環(huán)境以及當前機器人技術(shù)限制,要讓機器人全自主完成搜救工作還不現(xiàn)實,目前主要采用遙控方式進行搜救。
本文研究救援機器人總體需求,設計并實現(xiàn)機器人本地控制系統(tǒng)整體構(gòu)架、機器人直流伺服電機控制器,實現(xiàn)機器人與操作站之間的無線通信,并對機器人運動控制進行一定的研究。
論文首先介紹救援機器人相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、應用環(huán)境及Rob
2、oCup救援機器人比賽規(guī)則要求,在分析遙控救援機器人本地控制系統(tǒng)功能需求的基礎上,結(jié)合用于災后復雜地形環(huán)境下救援機器人機構(gòu)多關(guān)節(jié)化帶來的對控制系統(tǒng)應具有良好擴展性的特別需求,采用分布式控制思想設計基于CANopen協(xié)議的控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),主控單元軟件運行平臺采用基于Linux/Xenomai雙內(nèi)核操作系統(tǒng)。
關(guān)節(jié)電機驅(qū)動控制器是實現(xiàn)機器人各種運動控制功能的最小單元,論文根據(jù)救援應用環(huán)境,分析了該單元的控制、驅(qū)動和保護等功能
3、需求,參考CANopen相關(guān)設備規(guī)范,選用DSC設計實現(xiàn)了電流、速度及位置閉環(huán)控制的CANopen運動控制從站,并獨立測試了電機驅(qū)動控制器的控制性能。
信息采集與集成是實現(xiàn)機器人感知的重要環(huán)節(jié),論文介紹了主控單元對機器人所需感知的機器人姿態(tài)、環(huán)境障礙、驅(qū)動狀態(tài)及位置等信息的采集與集成;并實現(xiàn)了基于WiFi的遙控操作站與機器人控制系統(tǒng)之間的命令和反饋信息傳輸機制,比較了幾種傳輸協(xié)議在不同無線信號狀態(tài)下視頻信號傳輸性能。
4、> 機動性是救援機器人的關(guān)鍵性能之一,根據(jù)實際運行過程中的實時運算要求,論文介紹了采用履帶機器人運動學模型的移動控制方法,以及基于AHRS姿態(tài)角校正轉(zhuǎn)向滑移率的里程計設計實現(xiàn);分析了機器人在典型障礙類型中的越障性能,選用穩(wěn)定錐方法判定機器人傾翻穩(wěn)定性,進而設計了樓梯、臺階等典型障礙的越障動作規(guī)劃,通過實驗結(jié)果證明其有效性;分析了救援機器人在非結(jié)構(gòu)障礙地形下的機動性問題,得出有效的防傾翻控制方式;分析了救援機器人的作業(yè)要求,設計實現(xiàn)
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