酒店服務(wù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與運動控制研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，服務(wù)機器人正逐步走進人們的日常生活中，涉及醫(yī)療護理、智能清潔、娛樂教育、酒店服務(wù)等多個領(lǐng)域。通常，服務(wù)機器人的設(shè)計內(nèi)容主要涵蓋外觀造型、機械系統(tǒng)、硬件及軟件系統(tǒng)的設(shè)計。本文以低成本、低實現(xiàn)難度、較高可靠性為設(shè)計原則，根據(jù)酒店客房的實際應(yīng)用場景對服務(wù)機器人進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并在此基礎(chǔ)之上對所研究的服務(wù)機器人進行了運動控制研究。
　　首先通過對國內(nèi)外服務(wù)機器人設(shè)計要點的分析和借鑒，基于標準化

2、和模塊化的設(shè)計方法，利用Solidworks三維軟件完成了酒店服務(wù)機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，通過對多種機器人移動底盤結(jié)構(gòu)的適用性進行了對比與分析，選擇將三輪全向移動底盤結(jié)構(gòu)作為酒店服務(wù)機器人的移動機構(gòu);針對酒店服務(wù)機器人功能及外形需求，對服務(wù)機器人身體框架結(jié)構(gòu)及外觀造型進行了設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，對服務(wù)機器人的主要受力部件進行了強度校核，并對服務(wù)機器人運動控制系統(tǒng)硬件選型、軟件設(shè)計進行了分析說明。
　　其次通過坐標變換

3、法和牛頓定律分別建立了酒店服務(wù)機器人的運動學(xué)、動力學(xué)模型，得到了服務(wù)機器人移動底盤全向輪轉(zhuǎn)速與機器人移動速度的關(guān)系、移動底盤驅(qū)動電機力矩和機器人移動速度及加速度之間的關(guān)系，并對服務(wù)機器人在平面移動過程中的基本運動特性進行了分析研究。
　　接著為了驗證服務(wù)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，利用ADAMS虛擬樣機仿真軟件建立了酒店服務(wù)機器人虛擬樣機模型，并依據(jù)實際情況創(chuàng)建了仿真環(huán)境，其中包含對服務(wù)機器人本體關(guān)鍵部件材料屬性以及接觸關(guān)系參數(shù)的選擇

4、。然后，對建立的服務(wù)機器人虛擬樣機模型進行了平直路面、斜坡等路況的運動仿真，并分析了服務(wù)機器人移動速度及減震彈簧剛度大小對機器人移動平穩(wěn)性的影響，為物理樣機的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了參考依據(jù)。
　　在酒店服務(wù)機器人的運動控制方面，以所研究服務(wù)機器人的運動學(xué)模型為基礎(chǔ)，研究了基于兩編碼器加單軸陀螺儀的室內(nèi)定位算法。然后在全局定位的基礎(chǔ)之上，重點研究了服務(wù)機器人的全局軌跡跟蹤控制問題，本文以該服務(wù)機器人位姿誤差運動學(xué)模型為研究對象，以線速度和角