模塊化四面體機(jī)器人的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、模塊化設(shè)計(jì)思想是一種擁有諸多優(yōu)點(diǎn)的新興設(shè)計(jì)理論，而運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)機(jī)器人則能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的柔性擴(kuò)展，也是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。與此同時(shí)，在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，多面體機(jī)器人是一種新興事物，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)多面體機(jī)器人的模塊化則有助于移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。基于此背景，本文以多面體機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)其模塊化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，并以兩款具有不同運(yùn)動(dòng)副的四面體機(jī)器人為實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的驗(yàn)證。
　　首先，從幾何學(xué)的角度對(duì)多面

2、體進(jìn)行分析，分析其實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方式和基本結(jié)構(gòu)組成單元，并與多面體機(jī)器人進(jìn)行對(duì)比，從機(jī)構(gòu)學(xué)角度分析出適合于此類機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方式和基本結(jié)構(gòu)單元。接下來以基本結(jié)構(gòu)單元為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，對(duì)兩款具有不同運(yùn)動(dòng)副的模塊化多面體機(jī)器人的機(jī)構(gòu)模塊構(gòu)形、機(jī)構(gòu)模塊間連接、控制方案、控制系統(tǒng)硬件模塊間連接進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)控制系統(tǒng)硬件模塊初步選型和軟件模塊化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。
　　然后，基于模塊化多面體機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案，以兩款具有不同運(yùn)動(dòng)副的四面體機(jī)器人為實(shí)例，實(shí)

3、現(xiàn)其模塊化的同時(shí)，分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、控制系統(tǒng)硬件具體選型和軟件流程設(shè)計(jì)，以驗(yàn)證多面體機(jī)器人模塊化設(shè)計(jì)方案的可行性。
　　其次，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，對(duì)兩款四面體機(jī)器人設(shè)計(jì)不同的步態(tài)變換步驟并由運(yùn)動(dòng)俯視圖分析其共有的步態(tài)分布規(guī)律。以此步態(tài)分布規(guī)律為依據(jù)，對(duì)基于R副模塊化四面體機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人根據(jù)所處的位置和操作者的控制命令進(jìn)行特定方向的運(yùn)動(dòng)，并運(yùn)用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的實(shí)現(xiàn)其模塊化。與此同時(shí)，基于傳感器的