全方位小型足球機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性分析.pdf

1、小型足球機(jī)器人的特點(diǎn)為：“實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)控制，實(shí)時(shí)行動(dòng)”，這就要求機(jī)器人在賽場(chǎng)上具有優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)性能。運(yùn)動(dòng)是足球機(jī)器人最重要的功能，因此如何使足球機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能最佳是進(jìn)行車(chē)身和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要因素，研究運(yùn)動(dòng)特性不僅對(duì)機(jī)器人車(chē)體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)控制也有較為重要的參考價(jià)值。 全方位小型足球機(jī)器人有可能實(shí)現(xiàn)車(chē)體在平面內(nèi)沿任意方向的平動(dòng)或最短路徑上的快速移動(dòng)，而成為近年來(lái)小型足球機(jī)器人研究的熱點(diǎn)。但全方位足球

2、機(jī)器人在走直線時(shí)，需要各輪的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，耗能較大，需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)這些問(wèn)題，本論文主要工作如下： (1)闡述了國(guó)內(nèi)外小型足球機(jī)器人的研究現(xiàn)狀，提出了本文的研究?jī)?nèi)容和需要解決的問(wèn)題。 (2)對(duì)幾種典型的全方位輪優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，并選擇單排全方位瑞士輪作為新型全方位輪的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 (3)建立了理想狀態(tài)下三輪和四輪全方位足球機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，通MATLAB仿真對(duì)二者進(jìn)行了最大速度和最大加速度比較。

3、(4)建立了n輪全方位機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，以四輪全方位機(jī)器人為例，采用序列二次規(guī)劃法(SQP)，研究了各輪的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，得出了機(jī)器人所需最小牽引力隨輪軸間夾角的變化規(guī)律，為新型全方位輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供了一定理論指導(dǎo)。 (5)對(duì)對(duì)稱(chēng)布局的四輪全方位機(jī)器人，取其四分之一象限進(jìn)行了各方向牽引力優(yōu)化。以?xún)?yōu)化結(jié)果作為目標(biāo)矩陣，運(yùn)用模糊優(yōu)選模型對(duì)四輪全方位小型足球機(jī)器人結(jié)構(gòu)布局方案進(jìn)行了選擇，并將所得結(jié)論應(yīng)用于新型足球機(jī)器人結(jié)構(gòu)