球上平衡移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制.pdf

1、隨著科技高速發(fā)展，智能機(jī)器人已經(jīng)被應(yīng)用到人們生活中的各個(gè)方面，幾乎滲透工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療等各大領(lǐng)域。智能機(jī)器人具有一定的自我判斷和決策能力，一些重復(fù)性的工作逐漸被智能機(jī)器人取代。如工業(yè)機(jī)器人，機(jī)械臂等便可以代替工廠中流水線很多環(huán)節(jié)的人力工作。而移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人中一個(gè)重要研究方向，它最主要的特點(diǎn)就是能夠自主移動(dòng)。移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)方式多種多樣，有類似坦克的履帶式，有類似人腿的腿式，也有類似車輪的輪式移動(dòng)機(jī)器人。
　　本文研究的是

2、一種單球輪式移動(dòng)機(jī)器人，與具有兩個(gè)輪子的倒立擺（例如Segway Human Transporter）不同，球的倒立擺可以在任何方向上橫向移動(dòng)而不改變其姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)器人可以用于代替兩輪機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)自我平衡運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)器人還可以通過在開發(fā)原型之后改變控制增益來應(yīng)用于運(yùn)輸。本文提出的球上平衡移動(dòng)機(jī)器人由主體，萬向輪，三組步進(jìn)電機(jī)以及球輪組成。萬向輪和電機(jī)之間沒有傳送帶或者齒輪，而是直接連接，這樣可以減少中間環(huán)節(jié)的摩擦和力

3、矩?fù)p失。機(jī)器人裝配了MPU6050模塊用來進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量,它由16位微控制器控制，并運(yùn)行在鎳氫電池上。
　　論文在慣性導(dǎo)航理論以及四元數(shù)融合等理論的基礎(chǔ)上，建立完整的球車系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)球上小車的平衡控制。未來，我們的目標(biāo)是能對(duì)球上平衡移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行遙控控制，提高機(jī)器人的穩(wěn)定性和負(fù)載能力，給機(jī)器人附加多種服務(wù)功能，并使多個(gè)機(jī)器人進(jìn)行協(xié)同運(yùn)動(dòng)。在本文中，通過控制移動(dòng)機(jī)器人平衡運(yùn)動(dòng)，掌握了移動(dòng)機(jī)器人平衡控制相關(guān)方面的技術(shù)和理論，具有一