四輪機器人著地模型及控制方法研究.pdf

1、本課題構(gòu)建了四輪可重構(gòu)機器人移動平臺,該機器人可以通過重構(gòu)懸架使四輪保持著地,從而增加了機器人非機構(gòu)環(huán)境下的穩(wěn)定性,達到越障要求。本文主要針對該四輪可重構(gòu)機器人著地模型及控制方法開展研究,在可重構(gòu)懸架結(jié)構(gòu)、運動學(xué)分析、穩(wěn)定性評價方法、著地模型及控制、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計等方面尋求實用有效的設(shè)計方法。
　　 通過對國內(nèi)外已有非結(jié)構(gòu)化地面機器人機械結(jié)構(gòu)和平衡結(jié)構(gòu)的研究,結(jié)合本課題需要,設(shè)計了機器人四輪半主動并聯(lián)懸架結(jié)構(gòu),分析了此結(jié)構(gòu)的

2、特點和優(yōu)勢。
　　 作為一種多支鏈運動結(jié)構(gòu),該四輪機器人具有時變的運動拓撲結(jié)構(gòu),同時還是一種冗余驅(qū)動系統(tǒng),因此需要建立一個簡單有效的實時的機器人行走運動學(xué)模型。同時,制約機器人廣泛應(yīng)用的主要問題是其穩(wěn)定性問題,為了準(zhǔn)確的評定四輪機器人的穩(wěn)定性和抗擾性,本課題試圖尋求一種更具有一般性的穩(wěn)定性評價方法建立干擾項、重心高度、支撐面姿態(tài)以及機器人質(zhì)量等參數(shù)與穩(wěn)定裕度的關(guān)系,為全面的評價機器人穩(wěn)定性提供了依據(jù)。
　　 當(dāng)路面有彈性

3、變形或者機器人踏上障礙時,單純的位置控制會導(dǎo)致軀體的絕對高度降低或者姿態(tài)改變。因此四輪機器人在前進過程中除了要滿足重心的穩(wěn)定性外,還要滿足機體的平衡。本課題在提高機器人穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,結(jié)合輪力反饋控制,采用四輪著地模型簡單實用的控制策略,實現(xiàn)機器人穩(wěn)定性及平衡的統(tǒng)一。
　　 最后采用多處理器的主從控制架構(gòu),設(shè)計了相應(yīng)的外圍接口電路和接口程序。同時開展了基本重構(gòu)姿態(tài)及非平坦路面的四輪著地實驗,驗證機器人設(shè)計及理論分析的正確性。