帶臂球形機(jī)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(jī)器人的研制》(課題編號：2006AA042243)項(xiàng)目為背景，以球形移動機(jī)器人為基礎(chǔ)，對帶臂球形機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，穩(wěn)定平衡分析，并且提出了一種新穎移動機(jī)器人避障及多機(jī)器人協(xié)同路徑規(guī)劃算法。 本文首先介紹了球形機(jī)器人的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，并介紹了移動機(jī)器人控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及移動機(jī)器人避障及路徑規(guī)劃算法的研究現(xiàn)狀。 在帶臂球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將

2、帶臂球形機(jī)器人分為運(yùn)動驅(qū)動部分，機(jī)械臂部分，支撐穩(wěn)定部分三個(gè)子部分進(jìn)設(shè)計(jì)，通過比較待選方案，得出最后的整體方案，然后對各個(gè)部分的尺寸進(jìn)行估計(jì)，然后通過實(shí)際的設(shè)計(jì)調(diào)整確定最后的設(shè)計(jì)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(jī)及減速器進(jìn)行了選型。 在帶臂球形機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先對帶臂球形機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過方案比較，最終選擇分布式ARM控制系統(tǒng)方案并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后從傳感器，通信方式兩

3、個(gè)方面出發(fā)，對系統(tǒng)控制需求進(jìn)行分析和器件選型。 在帶臂球形機(jī)器人運(yùn)動學(xué)動力學(xué)分析中，首先介紹了球形機(jī)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(jī)器人的穩(wěn)定狀態(tài)控制進(jìn)行了分析，得出了當(dāng)支撐裝置不支開的時(shí)候，為了保持整個(gè)帶臂球形機(jī)器人的平衡狀態(tài)，抓取狀態(tài)與重?cái)[姿態(tài)的關(guān)系：以及在不同的滾動摩阻下，帶臂球形機(jī)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對性質(zhì)進(jìn)行了驗(yàn)證。 在移動機(jī)器人避障及路徑規(guī)劃研究中，提出了一種