輪腿復(fù)合式機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及越障分析.pdf

1、在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，各國都在盡力追求“零死亡”，在達(dá)到預(yù)期的軍事目的情況下，要求傷亡率降到最低。在這種軍事需求的牽引下，無人部隊(duì)，包括無人飛機(jī)、無人地面武器搭載平臺(tái)等將成為未來戰(zhàn)爭中的一支重要的力量。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“輪腿復(fù)合式機(jī)器人”，初步完成了以下的研究工作：
　　首先完成了輪腿復(fù)合式機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝以及調(diào)試工作。該機(jī)器人采用六套輪腿機(jī)構(gòu)，每套輪腿機(jī)構(gòu)分別由擺腿電機(jī)和行走電機(jī)控制機(jī)器人擺腿和車輪的運(yùn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)分為嵌入式

2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制器。嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平面運(yùn)動(dòng)及越障算法，生成電機(jī)運(yùn)動(dòng)指令，如速度、位置等信息；運(yùn)動(dòng)控制器完成電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，包括速度PID和位置PID等，二者采用CAN總線通信。
　　其次完成了輪腿復(fù)合式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及分析。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分為兩部分：平面行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)和空間位姿運(yùn)動(dòng)學(xué)。平面行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)中，建立了機(jī)器人差速轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)軌跡分析機(jī)器人車輪的速度分布?？臻g位姿運(yùn)動(dòng)學(xué)中，建立了機(jī)器人通用的

3、空間運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并且針對(duì)機(jī)器人在越障過程中會(huì)出現(xiàn)的特殊姿態(tài)，簡化了通用的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，得到不同的特殊姿態(tài)下的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，為機(jī)器人的越障穩(wěn)定性控制提供了依據(jù)。
　　再次完成了輪腿復(fù)合式機(jī)器人針對(duì)典型障礙的越障分析。針對(duì)垂直障礙、壕溝障礙、斜坡障礙三種典型障礙，分析了機(jī)器人的越障能力，規(guī)劃了機(jī)器人的越障動(dòng)作，提出了綜合考慮越障裕度、越障安全及越障穩(wěn)定性的優(yōu)化方法，對(duì)機(jī)器人的越障姿態(tài)進(jìn)行數(shù)值優(yōu)化。在ADAMS中對(duì)所