RoboCup救援機(jī)器人研究——遙控機(jī)器人本地控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、RoboCup救援機(jī)器人比賽是一個(gè)研究和測(cè)試機(jī)器人災(zāi)后救援關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)際性平臺(tái),受復(fù)雜的救援作業(yè)環(huán)境以及當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)限制,要讓機(jī)器人全自主完成搜救工作還不現(xiàn)實(shí),目前主要采用遙控方式進(jìn)行搜救。
　　 本文研究救援機(jī)器人總體需求,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本地控制系統(tǒng)整體構(gòu)架、機(jī)器人直流伺服電機(jī)控制器,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與操作站之間的無線通信,并對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行一定的研究。
　　 論文首先介紹救援機(jī)器人相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用環(huán)境及Rob

2、oCup救援機(jī)器人比賽規(guī)則要求,在分析遙控救援機(jī)器人本地控制系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上,結(jié)合用于災(zāi)后復(fù)雜地形環(huán)境下救援機(jī)器人機(jī)構(gòu)多關(guān)節(jié)化帶來的對(duì)控制系統(tǒng)應(yīng)具有良好擴(kuò)展性的特別需求,采用分布式控制思想設(shè)計(jì)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(yùn)行平臺(tái)采用基于Linux／Xenomai雙內(nèi)核操作系統(tǒng)。
　　 關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各種運(yùn)動(dòng)控制功能的最小單元,論文根據(jù)救援應(yīng)用環(huán)境,分析了該單元的控制、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)等功能

3、需求,參考CANopen相關(guān)設(shè)備規(guī)范,選用DSC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電流、速度及位置閉環(huán)控制的CANopen運(yùn)動(dòng)控制從站,并獨(dú)立測(cè)試了電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的控制性能。
　　 信息采集與集成是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人感知的重要環(huán)節(jié),論文介紹了主控單元對(duì)機(jī)器人所需感知的機(jī)器人姿態(tài)、環(huán)境障礙、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)及位置等信息的采集與集成；并實(shí)現(xiàn)了基于WiFi的遙控操作站與機(jī)器人控制系統(tǒng)之間的命令和反饋信息傳輸機(jī)制,比較了幾種傳輸協(xié)議在不同無線信號(hào)狀態(tài)下視頻信號(hào)傳輸性能。

4、>　　 機(jī)動(dòng)性是救援機(jī)器人的關(guān)鍵性能之一,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)運(yùn)算要求,論文介紹了采用履帶機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的移動(dòng)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(jì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；分析了機(jī)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(jī)器人傾翻穩(wěn)定性,進(jìn)而設(shè)計(jì)了樓梯、臺(tái)階等典型障礙的越障動(dòng)作規(guī)劃,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明其有效性；分析了救援機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)障礙地形下的機(jī)動(dòng)性問題,得出有效的防傾翻控制方式；分析了救援機(jī)器人的作業(yè)要求,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)