球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、球形機(jī)器人是一種以滾動(dòng)方式行走，運(yùn)動(dòng)動(dòng)力依靠?jī)?nèi)部驅(qū)動(dòng)裝置和外部摩擦力提供的球形或類(lèi)球形新型移動(dòng)機(jī)器人，具有類(lèi)似于不倒翁的特性，可實(shí)現(xiàn)全方位行走。本文所研究的球形機(jī)器人可面向反恐、偵查、搜救等特殊任務(wù)環(huán)境，具有一定的抗振能力，移動(dòng)速度快，路面適應(yīng)性強(qiáng)。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外球形機(jī)器人現(xiàn)狀的調(diào)查研究，在綜合它們的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙偏振塊的球形機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)該機(jī)器人在平面上滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的速度及定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。
　　首先，本

2、文利用非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)的基本方法分析了滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性，包括系統(tǒng)相空間中的定點(diǎn)和相軌跡特性，應(yīng)用PID控制進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制從而控制了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度，抑制了振蕩；利用輸入信號(hào)S規(guī)劃方法解決了機(jī)器人啟動(dòng)過(guò)程中偏振塊加速度過(guò)大的問(wèn)題。
　　其次，利用動(dòng)量矩定理建立了球形機(jī)器人定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)偏振塊擺角，球殼轉(zhuǎn)角以及摩擦阻矩關(guān)系的分析，提出了將轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程分解為靜止，粘滯，滑移三個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)方案，并利用數(shù)值仿真分析了對(duì)定