隨著外星球探測的進(jìn)一步深入,對于兩輪驅(qū)動機(jī)器人在松軟地面中的運(yùn)動控制需求也應(yīng)運(yùn)而生。例如,國外已經(jīng)開始研制專門用于火山口、洞穴探測的星球子母探測車,其子車一般都是兩輪驅(qū)動的。子車通過繩索主動釋放到覆蓋有松軟地面的火上口（或洞穴）底部來執(zhí)行探測任務(wù),因而其控制系統(tǒng)需要克服松軟地面所帶來的影響。針對缺乏精確且可用于實(shí)時(shí)運(yùn)動控制的松軟地面輪式移動機(jī)器人力學(xué)模型的問題,本文設(shè)計(jì)并制作出帶有力反饋的兩輪驅(qū)動機(jī)器人作為試驗(yàn)平臺,對松軟地面下該機(jī)器人系統(tǒng)模型進(jìn)行了研究,并基于模型研究成果對該機(jī)器人在松軟地面中進(jìn)行運(yùn)動控制研究。參照火星子母車中子車的構(gòu)型,設(shè)計(jì)并制作出了一種能在松軟崎嶇地面上行駛,每個(gè)車輪幾何都安裝有六維力傳感器,具備速度模式和力矩模式硬件環(huán)境的兩輪驅(qū)動機(jī)器人。搭建了該機(jī)器人的軟件環(huán)境,為后續(xù)研究提供試驗(yàn)平臺。建立了該機(jī)器人在松軟地面中的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型。動力學(xué)模型中包含地形阻力項(xiàng),需要單獨(dú)對其進(jìn)行研究。為此,重新定義松軟地面中車輪滾動阻力系數(shù),并進(jìn)行了滾動阻力系數(shù)單輪試驗(yàn)研究,建立了該系數(shù)與車輪滑轉(zhuǎn)率之間的簡單且精確的動態(tài)模型,根據(jù)該模型對動力學(xué)模型中的地形阻力項(xiàng)進(jìn)行求解。提出了滾... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DuAXL洞穴探測子母車[2]

由于外星球地表深度探測的巨大前景，開展針對松軟地面的兩輪驅(qū)動器人系統(tǒng)建模及運(yùn)動控制研究，對于日后研發(fā)高性能、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的兩輪驅(qū)動星球探測車意義重大，同時(shí)也能為子母探測車的研究提供必要的理論支持，已經(jīng)成為未來星球探測車發(fā)展不可或缺的一環(huán)。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 星球探測車移動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀人類對于能在非結(jié)構(gòu)化且高度不平坦的復(fù)雜地形中正常工作的輪式移動系統(tǒng)的需求日益增加，近年來該系統(tǒng)在星球探測中的應(yīng)用更是備受關(guān)注。從 1971 年起，在阿波羅 15 號，16 號和 17 號任務(wù)當(dāng)中，美國研制的有人駕駛月球探測車 ApolloLRV（如圖 1-5 所示）被送上月球，協(xié)助美國宇航員完成相關(guān)探測任務(wù)[7-9]。ApolloLRV 底盤由前中后三部分組成，懸架為雙橫臂獨(dú)立懸架，底盤及懸架均可折展；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由雙套后置式阿克曼轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成；車輪為金屬彈性篩網(wǎng)輪，彈性輪胎的外表面上安裝有鈦合金的齒片[10]。其移動系統(tǒng)、懸架及車輪結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示。

由于外星球地表深度探測的巨大前景，開展針對松軟地面的兩輪驅(qū)動器人系統(tǒng)建模及運(yùn)動控制研究，對于日后研發(fā)高性能、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的兩輪驅(qū)動星球探測車意義重大，同時(shí)也能為子母探測車的研究提供必要的理論支持，已經(jīng)成為未來星球探測車發(fā)展不可或缺的一環(huán)。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 星球探測車移動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀人類對于能在非結(jié)構(gòu)化且高度不平坦的復(fù)雜地形中正常工作的輪式移動系統(tǒng)的需求日益增加，近年來該系統(tǒng)在星球探測中的應(yīng)用更是備受關(guān)注。從 1971 年起，在阿波羅 15 號，16 號和 17 號任務(wù)當(dāng)中，美國研制的有人駕駛月球探測車 ApolloLRV（如圖 1-5 所示）被送上月球，協(xié)助美國宇航員完成相關(guān)探測任務(wù)[7-9]。ApolloLRV 底盤由前中后三部分組成，懸架為雙橫臂獨(dú)立懸架，底盤及懸架均可折展；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由雙套后置式阿克曼轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成；車輪為金屬彈性篩網(wǎng)輪，彈性輪胎的外表面上安裝有鈦合金的齒片[10]。其移動系統(tǒng)、懸架及車輪結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]星球車車輪原地轉(zhuǎn)向沉陷試驗(yàn)及模型研究[J]. 楊懷廣,丁亮,高海波,郭軍龍,鄧宗全,劉振,呂焱.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(08)
[2]自主輪式移動機(jī)器人路徑追蹤的縱向與側(cè)向滑動控制（英文）[J]. Hamza KHAN,Jamshed IQBAL,Khelifa BAIZID,Teresa ZIELINSKA.  Journal of Zhejiang University-Science C（Computers & Electronics）. 2015(02)
[3]嫦娥三號“玉兔號”巡視器遙操作中的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吳偉仁,周建亮,王保豐,劉傳凱.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2014(04)
[4]載人月球車移動系統(tǒng)綜述及關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 鄧宗全,范雪兵,高海波,丁亮.  宇航學(xué)報(bào). 2012(06)
[5]輪式移動機(jī)器人研究綜述[J]. 朱磊磊,陳軍.  機(jī)床與液壓. 2009(08)

博士論文
[1]輪式移動機(jī)器人滑轉(zhuǎn)率預(yù)測及遙操作技術(shù)研究[D]. 李衛(wèi)華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]輕載荷剛性輪一月面系統(tǒng)動力學(xué)研究[D]. 金大瑋.吉林大學(xué) 2013
[3]月/星球車輪地作用地面力學(xué)模型及其應(yīng)用研究[D]. 丁亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]月球車車輪與土壤作用的力學(xué)特性測試系統(tǒng)的研制與實(shí)驗(yàn)[D]. 全齊全.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3269174