正交位双全向轮驱动球形机器人的机构分析与研究--《北京交通大学》2017年硕士论文
正交位双全向轮驱动球形机器人的机构分析与研究
【摘要】：球形机器人是一种具有球形外壳结构的新型移动机器人。与其它移动机器人相比,球形机器人因其独特的优点而可以广泛地应用于不同的领域中。当前学术界对球形机器人的研究重点主要在新型驱动机构设计,运动学和动力学特性分析,以及运动控制等诸多方面。本文提出了一种正交位双全向轮驱动球形机器人的新型驱动机构设计,并详细设计了其机械结构和控制系统,完成了其运动特性的分析。首先,本文对正交位双全向轮驱动球形机器人的新型结构进行了分析,构建了数字化三维实体模型,完成了本机器人的运动学和动力学特性分析研究。基于运动学,和接触力学原理,详细构建了正交位双向轮驱动球形机器人的运动模型,并对平面-球系统和驱动单元系统进行了理论分析,建立了驱动单元与球体运动位姿之间的关系。基于动力学原理,采用牛顿-欧拉法建立了正交位双全向轮驱动球形机器人的动力学模型,并通过龙格-库塔法对此动力学模型进行了数值求解,获得了驱动单元和球体的状态变量的变化关系曲线。其次,本文还对正交位双全向轮驱动球形机器人的运动方式进行了全面详细的分析研究。将其直线运动分解为启动、加速和匀速三个阶段进行分析,降低了分析复杂性;使用微分法构造出匀速运动的数学模型,并通过迭代递推的方法,获得了球体和全向轮之间的速度变化关系曲线;详细分析了正交位双全向轮驱动球形机器人的转向运动、爬坡运动、越障运动和跳跃运动的理论特性。继而,本文运用ADAMS软件对正交位双全向轮驱动球形机器人进行了数字化运动仿真模拟,验证了正交位双全向轮驱动球形机器人的运动理论分析。最后,完成了其物理样机的制作,基于PWM调速原理设计并制作了其控制系统,进行了样机的相关试验,进一步佐证了正交位双全向轮驱动球形机器人的理论分析。本研究工作,为球形机器人的深入研究提供了参考。
【学位授予单位】：北京交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2017【分类号】：TP242
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400-819-9993全轮转向移动平台的设计与实现--《安徽大学》2017年硕士论文
全轮转向移动平台的设计与实现
【摘要】：全轮转向移动平台是轮式机器人的重要组成部分,它具有转向半径小、转向稳定性高、易于通过狭窄路面等优点。全轮转向移动平台可作为通用底盘,搭载红外热像仪、机械臂等多种工具。不仅如此,它还可以适应不同环境的作业,成为当前研究的热点。本文以全向轮和模块化移动平台结构设计为基础,采用自主循迹的轨迹跟踪技术,集机械、自动控制技术和电子电路于一体,设计并制作了一款可远程遥控与自主循迹相结合的全轮转向移动平台。论文的主要工作有:1.全轮转向移动平台采用了模块化设计。考虑到全轮转向移动平台的维护与二次开发,各全向轮与底盘板通过法兰相连接,控制系统采用分层台架安装在底盘板上的结构,整个移动平台易于维护。2.设计了该移动平台的控制系统。移动平台的精准转向是通过PWM控制闭环步进电机实现的,前进后退是通过485总线控制轮穀电机实现的。3.通过对模糊神经网络自学习算法的研究,设计了全轮转向移动平台的轨迹跟踪控制器。并根据对移动平台的运动学特性与动力学特性的分析,建立了移动平台的运动数学模型。利用所设计的轨迹跟踪控制器对该移动平台的直线与曲线轨迹进行了跟踪仿真,验证了所设计的轨迹跟踪控制器的有效性和正确性。4.设计了移动平台的全向轮结构。采用减震机构及中空轴走线的方案设计,提高了移动平台的环境适应性,增强了移动平台在不平路面的通过稳定性及全向移动性能。5.设计远程遥控实验与自主循迹实验,测试了该移动平台的前进后退、斜行、蟹行等的远程遥控功能以及轨迹跟踪的行走功能。通过一系列的实验测试,结果表明该全轮转向移动平台是满足设计指标要求的。
【学位授予单位】：安徽大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2017【分类号】：TP242
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一种全向滚动球形机器人的运动分析与轨迹规划
&&设计了一种全向滚动球形机器人的内驱动机构,4台直线电机分别在4个空间对称的轮辐上径向移动,改变系统重心位置,驱动球形机器人在平面上全向滚动.基于球体纯滚动的非完整约束和步进直线电机运动的离散特性,建立了球形机器人的运动模型,给出了控制其运动的二阶微分方程组,
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