一种摩擦式内驱动球形机器人的设计及轨迹控制研究

发布时间：2024-03-21 05:54

　　球形机器人具有轮式机器人的机动性能和承载能力,并且综合了腿式机器人适应不同地形环境的优点,同时具有体积小巧、轻便灵活等特点,是一种可以全方位自由行走的滚动机器人机构。本文设计出一种由全向轮和内、外球壳组成的摩擦式内驱动球形机器人机构,论文以摩擦式内驱动球形机器人为研究对象,围绕着动力学建模和轨迹控制这两个方面展开,主要完成工作如下:(1)设计出一种由三个全向轮和内、外球壳组成的新型球形机器人机构,该机构利用全向轮和牛眼轮等结构部件设计支撑驱动装置,并将其对称封装在球壳内部;全向轮的中心位于自球心引出的三条正交的轴线上,全向轮的轴线相交于一点,这一点位于球心的正上方。(2)根据摩擦式内驱动球形机器人的结构特点,对球形机器人进行了运动学与动力学分析,并基于查浦雷金方程建立了球形机器人的两个版本的动力学模型,其中,第一版本的动力学模型方便对内、外球壳的姿态进行控制,第二版本的动力学模型方便对球形机器人进行轨迹控制研究,并通过数值仿真验证了两个版本模型推导过程的正确性。(3)基于系统的非完整约束分析;采用物理样机试验对建立的全向轮与球壳之间的非完整约束关系进行试验验证,结果表明,无论是在电机驱...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1摩擦式内驱动球形机器人样机设计来源

图1-1摩擦式内驱动球形机器人样机设计来源§1.2课题研究现状作为一种新型移动机器人，已经成为了机器人领域者和科研人员的广泛关注。目前对球形机器人的研方法以及运动控制策略等几个方面。形机器人研究现状尔辛基科技大学的Halme等人研制出第一台真正1-2所示，其内部的驱动....

图1-2Halme等研制的第一台球形机器人1997年，意大利比萨大学的Bicchi等学者[4]

图1-1摩擦式内驱动球形机器人样机设计来源§1.2课题研究现状器人作为一种新型移动机器人，已经成为了机器人领域的研究热外学者和科研人员的广泛关注。目前对球形机器人的研究主要涉建模方法以及运动控制策略等几个方面。外球形机器人研究现状，赫尔辛基科技大学的Halme等人研制出....

图1-3Bicchi等研制的球形机器人

赫尔辛基科技大学的Halme等人研制出第一台真正意义上的，如图1-2所示，其内部的驱动装置主要由分别安装在主轴两侧的成，通过弹簧压紧装置保证主动轮与被动轮始终与球壳内壁接触。以实现机器人的向前滚动以及左右转向运动。图1-2Halme等研制的第一台球形机器人年，意大....

图1-4“August”球形机器人葡萄牙科英布拉大学的JAlves和JDias于2002年研制了一种四轮小车驱动的

图1-4“August”球形机器人大学的JAlves和JDias于2002年研制了一种1-5所示。每个车轮分别由一个电机控制，通过的平衡，进而实现球形机器人的运动。2003年制出用于火星探测的概念行球形机器人[8]，该球，如图1-6所示。研制的球形机器....

本文编号：3933933