模塊化自重構(gòu)機(jī)器人自動(dòng)對(duì)接及分布式協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、模塊化自重構(gòu)機(jī)器人是由一些具有相同于運(yùn)動(dòng)和感知能力的模塊連接組成的復(fù)雜系統(tǒng),通過(guò)模塊的簡(jiǎn)單的感知能力實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的識(shí)別,通過(guò)模塊有限的運(yùn)動(dòng)能力完成整體構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)與重構(gòu)過(guò)程,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下多變的工作任務(wù)。自動(dòng)對(duì)接是自重構(gòu)機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)重點(diǎn),它是自重構(gòu)機(jī)器人構(gòu)型變換、自修復(fù)及魯棒性研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),具有很強(qiáng)的實(shí)用研究?jī)r(jià)值;此外如何解決對(duì)接或重構(gòu)變換、自修復(fù)等過(guò)程所形成新生構(gòu)型的適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)也是自重構(gòu)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的一項(xiàng)重要的研

2、究?jī)?nèi)容。
　　本文將重點(diǎn)研究UBot自重構(gòu)機(jī)器人的自動(dòng)對(duì)接及構(gòu)型運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。由于Ubot自重構(gòu)機(jī)器人系統(tǒng)中的主被動(dòng)模塊并不具備環(huán)境的感知能力,為此我們研制一種與UBot機(jī)器人相兼容且集成多種傳感器的傳感模塊以增強(qiáng)自重構(gòu)機(jī)器人與外界環(huán)境交互的能力。為完成運(yùn)動(dòng)模塊組與目標(biāo)模塊的準(zhǔn)確對(duì)接,提出了一種分步定位方法:基于視覺(jué)的預(yù)定位及基于均布線性霍爾傳感器的精確定位,經(jīng)兩步定位實(shí)現(xiàn)允差范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)模塊組與目標(biāo)模塊的相對(duì)位姿調(diào)整。提出一種基于

3、激勵(lì)脈沖的分布式運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制算法,通過(guò)激勵(lì)脈沖信號(hào)在構(gòu)型中的傳播,實(shí)現(xiàn)構(gòu)型中組成模塊之間的局部拓?fù)溥B接狀態(tài)識(shí)別,模塊的功能角色判斷,最后根據(jù)連接狀態(tài)映射關(guān)節(jié)動(dòng)作,生成構(gòu)型整體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。該算法具有動(dòng)態(tài)適應(yīng)性、尺度擴(kuò)展性及異步性等特點(diǎn),可以很好的適應(yīng)構(gòu)型拓?fù)湫问胶徒M成模塊數(shù)量的變化,有效解決了具有一定構(gòu)型特征新生構(gòu)型的適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)生成。
　　最后,建立起UBot自重構(gòu)機(jī)器人自動(dòng)接的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)底層硬件程序及Matlab環(huán)境下上位機(jī)程序