六自由度獨(dú)輪機(jī)器人本體研制及動(dòng)力學(xué)控制方法研究.pdf

1、獨(dú)輪機(jī)器人是一種特殊的新型移動(dòng)機(jī)器人，其動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)高度復(fù)雜，具有非線性、多變量、強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，尤其是其動(dòng)力學(xué)強(qiáng)耦合和全方位姿態(tài)不穩(wěn)定使其無(wú)法像雙輪機(jī)器人一樣自由運(yùn)動(dòng)，因此，自由運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的姿態(tài)鎮(zhèn)定、運(yùn)動(dòng)效率的提高至今保留為開放的問(wèn)題。而且，姿態(tài)不穩(wěn)定性及機(jī)器人動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的解決本身就是控制理論和動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的難點(diǎn)。
　　本文針對(duì)5自由度獨(dú)輪機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率低，不能自由轉(zhuǎn)向的問(wèn)題，提出了具有自旋轉(zhuǎn)功能的結(jié)構(gòu)概念，并設(shè)計(jì)了面向自由移動(dòng)

2、功能的具有偏航能力的6自由度獨(dú)輪機(jī)器人，研制出了機(jī)械本體，為后續(xù)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　由于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定了其動(dòng)力學(xué)模型的建立、動(dòng)態(tài)平衡性能及運(yùn)動(dòng)控制性能，所以本文從機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模、姿態(tài)控制算法、運(yùn)動(dòng)控制仿真分析、機(jī)械參數(shù)優(yōu)化等方面對(duì)設(shè)計(jì)的6自由度獨(dú)輪機(jī)器人進(jìn)行研究分析。
　　本文通過(guò)分析獨(dú)輪機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)拉格朗日方程建立了獨(dú)輪機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了時(shí)變?cè)鲆婧凸潭ㄔ鲆娴目刂撇呗裕瑥臄?shù)學(xué)方法上分析和證明了