六自由度獨輪機器人本體研制及動力學控制方法研究.pdf

1、獨輪機器人是一種特殊的新型移動機器人，其動力學系統(tǒng)高度復雜，具有非線性、多變量、強耦合等特點，尤其是其動力學強耦合和全方位姿態(tài)不穩(wěn)定使其無法像雙輪機器人一樣自由運動，因此，自由運動過程中的姿態(tài)鎮(zhèn)定、運動效率的提高至今保留為開放的問題。而且，姿態(tài)不穩(wěn)定性及機器人動態(tài)平衡問題的解決本身就是控制理論和動力學研究領域的難點。
　　本文針對5自由度獨輪機器人運動效率低，不能自由轉向的問題，提出了具有自旋轉功能的結構概念，并設計了面向自由移動

2、功能的具有偏航能力的6自由度獨輪機器人，研制出了機械本體，為后續(xù)樣機實驗奠定了基礎。
　　由于機器人的結構決定了其動力學模型的建立、動態(tài)平衡性能及運動控制性能，所以本文從機器人的動力學建模、姿態(tài)控制算法、運動控制仿真分析、機械參數(shù)優(yōu)化等方面對設計的6自由度獨輪機器人進行研究分析。
　　本文通過分析獨輪機器人的運動規(guī)律，根據(jù)拉格朗日方程建立了獨輪機器人的動力學模型，并設計了時變增益和固定增益的控制策略，從數(shù)學方法上分析和證明了