風管清掃機器人運動學分析及軌跡跟蹤控制方法研究.pdf

1、中央空調(diào)越來越多的進入人們生活、工作等各種公共環(huán)境。常年運行的中央空調(diào)，管道內(nèi)沉積各種有害物質(zhì)，隨氣流一起進入室內(nèi)，嚴重影響室內(nèi)環(huán)境。中央空調(diào)定期清掃，成為一項必要的工作。但中央空調(diào)通風管道縱橫交錯，管路復雜，實行人工管道檢測、清掃不僅費時費力、效率低下、易造成二次污染，而且存在安全隱患。因此研究開發(fā)風管清掃機器人完成管道清掃任務具有迫切的現(xiàn)實意義和重要的實用推廣價值。精確的風管清掃機器人建模分析和軌跡跟蹤控制是保證其在風管內(nèi)部高效、快

2、速、自主清掃的前提條件，本文將針對復雜工作環(huán)境下的風管清掃機器人，建立精確運動學模型，并研究該機器人的軌跡跟蹤控制方法，得到相應的解決方案。
　　在介紹了所設計的風管清掃機器人主體結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境，對機器人軌跡跟蹤問題進行了分析的基礎上，針對復雜管道環(huán)境下的風管清掃機器人，論文首先進行了運動學建模。建模過程中，通過實時測量地形變化引起的機器人底盤姿態(tài)角度的變化，并將該姿態(tài)角度作為輸入量整合到機器人運動學模型中，得到地形環(huán)境和機器人共

3、同作用下的末端位姿，從而建立了一個融合復雜地形影響的機器人整體運動學模型。然后，在考慮毛刷柔性和摩擦力不確定情況下，對機器人進行了整體動力學模型分析。
　　在建立了精確的運動學和動力學模型之后，論文研究了多種風管清掃機器人軌跡跟蹤控制方法，包括PID軌跡跟蹤控制、基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的PID軌跡跟蹤控制；RBF神經(jīng)網(wǎng)絡自適應軌跡跟蹤控制；魯棒控制、改進的魯棒控制、魯棒神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。最后，數(shù)據(jù)驗證了風管清掃機器人運動學模型的準確性，仿