球形機器人控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、球形機器人是一種以滾動方式行走，運動動力依靠內部驅動裝置和外部摩擦力提供的球形或類球形新型移動機器人，具有類似于不倒翁的特性，可實現(xiàn)全方位行走。本文所研究的球形機器人可面向反恐、偵查、搜救等特殊任務環(huán)境，具有一定的抗振能力，移動速度快，路面適應性強。本文通過對國內外球形機器人現(xiàn)狀的調查研究，在綜合它們的優(yōu)缺點的基礎上，提出了一種雙電機驅動雙偏振塊的球形機器人，并實現(xiàn)了對該機器人在平面上滾動運動的速度及定點轉動的控制。
　　首先，本

2、文利用非線性動力學的基本方法分析了滾動運動的動力學特性，包括系統(tǒng)相空間中的定點和相軌跡特性，應用PID控制進行直流電機的轉速控制從而控制了機器人運動速度，抑制了振蕩；利用輸入信號S規(guī)劃方法解決了機器人啟動過程中偏振塊加速度過大的問題。
　　其次，利用動量矩定理建立了球形機器人定點轉動運動的動力學模型，通過對偏振塊擺角，球殼轉角以及摩擦阻矩關系的分析，提出了將轉動過程分解為靜止，粘滯，滑移三個階段的運動方案，并利用數(shù)值仿真分析了對定