模塊化自重構機器人自動對接及分布式協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、模塊化自重構機器人是由一些具有相同于運動和感知能力的模塊連接組成的復雜系統(tǒng),通過模塊的簡單的感知能力實現(xiàn)對環(huán)境的識別,通過模塊有限的運動能力完成整體構型的運動與重構過程,進而實現(xiàn)適應復雜環(huán)境下多變的工作任務。自動對接是自重構機器人研究領域中的一個重點,它是自重構機器人構型變換、自修復及魯棒性研究中的關鍵環(huán)節(jié),具有很強的實用研究價值;此外如何解決對接或重構變換、自修復等過程所形成新生構型的適應性運動也是自重構機器人運動控制中的一項重要的研

2、究內(nèi)容。
　　本文將重點研究UBot自重構機器人的自動對接及構型運動協(xié)調(diào)控制。由于Ubot自重構機器人系統(tǒng)中的主被動模塊并不具備環(huán)境的感知能力,為此我們研制一種與UBot機器人相兼容且集成多種傳感器的傳感模塊以增強自重構機器人與外界環(huán)境交互的能力。為完成運動模塊組與目標模塊的準確對接,提出了一種分步定位方法:基于視覺的預定位及基于均布線性霍爾傳感器的精確定位,經(jīng)兩步定位實現(xiàn)允差范圍內(nèi)運動模塊組與目標模塊的相對位姿調(diào)整。提出一種基于

3、激勵脈沖的分布式運動協(xié)調(diào)控制算法,通過激勵脈沖信號在構型中的傳播,實現(xiàn)構型中組成模塊之間的局部拓撲連接狀態(tài)識別,模塊的功能角色判斷,最后根據(jù)連接狀態(tài)映射關節(jié)動作,生成構型整體協(xié)調(diào)運動。該算法具有動態(tài)適應性、尺度擴展性及異步性等特點,可以很好的適應構型拓撲形式和組成模塊數(shù)量的變化,有效解決了具有一定構型特征新生構型的適應性運動生成。
　　最后,建立起UBot自重構機器人自動接的實驗系統(tǒng),通過底層硬件程序及Matlab環(huán)境下上位機程序