可變形移動機器人的運動控制與應(yīng)用.pdf

1、近年來，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)事件對國家的影響更大，而能否在發(fā)生突發(fā)事件后快速的響應(yīng)，讓事故對人類的影響降到最低，成為研究的一個方向。本文主要研究應(yīng)對城市非結(jié)構(gòu)環(huán)境下突發(fā)事件的可變形移動機器人，根據(jù)機器人的應(yīng)用場景要求設(shè)計機器人的控制系統(tǒng)。
　　首先，簡要介紹了可變形機器人的機械結(jié)構(gòu)，且結(jié)合機器人姿態(tài)的三個關(guān)鍵參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點針對不同的應(yīng)用場景進行了詳細

2、的過程分析和構(gòu)型介紹。根據(jù)可變形移動機器人的運動機構(gòu)特點和狀態(tài)變化，建立齊次坐標系下機器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的運動學(xué)模型，推導(dǎo)出機器人本體與擺臂姿態(tài)之間的運動學(xué)正解和逆解，得出擺臂的姿態(tài)變化與軀體姿態(tài)之間的運動學(xué)關(guān)系。根據(jù)機器人航向角建立了機器人航向與機器人轉(zhuǎn)彎的運動學(xué)模型并建立了轉(zhuǎn)彎的動力學(xué)模型，最后通過Matlab軟件進行驗證。結(jié)合本實驗移動平臺的實際機械結(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)劃變形機器人在攀爬樓梯過程中的運動構(gòu)型，為后續(xù)的運動控制算法打下基礎(chǔ)。
　　采用模塊化思想對可變形機器人進行了硬件集成和軟件開發(fā)。硬件部分包括機器人姿態(tài)和電機位置檢測模塊、多軸同步控制的 EtherCat主站板卡和電機伺服驅(qū)動器，并根據(jù)這些模塊的特點和實際的使用場景，進行具體的參數(shù)配置和性能測試。軟件部分主要分為上位機的監(jiān)控界面和下位機的運動控制。上位機的控制界面以微軟VS和C++為開發(fā)平臺和開發(fā)語言