可變形移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制與應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，從發(fā)生在城市的恐怖襲擊事件、東京福島核電站事故和天津危險(xiǎn)品爆炸事故等突發(fā)事件可以看出，城市中發(fā)生的突發(fā)事件對(duì)國(guó)家的影響更大，而能否在發(fā)生突發(fā)事件后快速的響應(yīng)，讓事故對(duì)人類的影響降到最低，成為研究的一個(gè)方向。本文主要研究應(yīng)對(duì)城市非結(jié)構(gòu)環(huán)境下突發(fā)事件的可變形移動(dòng)機(jī)器人，根據(jù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景要求設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
　　首先，簡(jiǎn)要介紹了可變形機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，且結(jié)合機(jī)器人姿態(tài)的三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了詳細(xì)

2、的過程分析和構(gòu)型介紹。根據(jù)可變形移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和狀態(tài)變化，建立齊次坐標(biāo)系下機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)出機(jī)器人本體與擺臂姿態(tài)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解，得出擺臂的姿態(tài)變化與軀體姿態(tài)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。根據(jù)機(jī)器人航向角建立了機(jī)器人航向與機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并建立了轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力學(xué)模型，最后通過Matlab軟件進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)移動(dòng)平臺(tái)的實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸、能量方程和極限條件下的幾何關(guān)系，求出機(jī)器人攀爬樓梯的極限范圍和防止傾翻

3、的最大角度。以安全節(jié)能為原則規(guī)劃變形機(jī)器人在攀爬樓梯過程中的運(yùn)動(dòng)構(gòu)型，為后續(xù)的運(yùn)動(dòng)控制算法打下基礎(chǔ)。
　　采用模塊化思想對(duì)可變形機(jī)器人進(jìn)行了硬件集成和軟件開發(fā)。硬件部分包括機(jī)器人姿態(tài)和電機(jī)位置檢測(cè)模塊、多軸同步控制的 EtherCat主站板卡和電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器，并根據(jù)這些模塊的特點(diǎn)和實(shí)際的使用場(chǎng)景，進(jìn)行具體的參數(shù)配置和性能測(cè)試。軟件部分主要分為上位機(jī)的監(jiān)控界面和下位機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。上位機(jī)的控制界面以微軟VS和C++為開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)語(yǔ)言