輪式移動(dòng)機(jī)器人因具有靈活高效、穩(wěn)定快速的移動(dòng)能力,在物流運(yùn)輸、探索搜救、材料操作、服務(wù)娛樂(lè)等領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用。而兩輪機(jī)器人因具有任意半徑轉(zhuǎn)彎、原地調(diào)頭、靈活避障、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)受到了很多研究者和工業(yè)界人士的關(guān)注。但是傳統(tǒng)兩輪機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定了兩輪機(jī)器人是一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)、本質(zhì)不穩(wěn)定的系統(tǒng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)角和上身傾角具有強(qiáng)耦合性,驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化必然引起上身傾角的變化。針對(duì)這一問(wèn)題,本文提出了一種帶輔助臂的兩輪機(jī)器人,以實(shí)現(xiàn)兩輪機(jī)器人在不平路面勻速運(yùn)動(dòng)以及在平整路面加減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持上身豎直為目標(biāo),進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究。帶輔助臂兩輪機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模。通過(guò)牛頓-歐拉法推導(dǎo)了兩輪機(jī)器人在不平路面上的動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)在不平路面上的兩輪機(jī)器人動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)平衡點(diǎn)進(jìn)行分析,為機(jī)器人的控制算法推導(dǎo)奠定基礎(chǔ)。兩輪機(jī)器人控制算法和輔助臂控制策略的研究。基于滑�？刂评碚搩奢啓C(jī)器人滑模控制算法,為機(jī)器人的控制提供底層的控制算法。利用機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型提出基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的傳統(tǒng)兩輪機(jī)器人和帶輔助臂兩輪機(jī)器人在不平路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平路面傾角估計(jì)算法,實(shí)時(shí)估計(jì)路面傾角,通過(guò)路面傾角估計(jì)值消除速度穩(wěn)態(tài)誤差。針對(duì)不平路面勻速運(yùn)動(dòng)和平整路面上加減速運(yùn)動(dòng)兩種情況提出基于質(zhì)心的輔助臂控制策略,通過(guò)上層輔助臂的軌跡調(diào)整機(jī)器人質(zhì)心位置實(shí)現(xiàn)兩輪機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)始終保持豎直。兩輪機(jī)器人仿真和實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)上述內(nèi)容,基于MATLAB分別對(duì)在不平路面勻速運(yùn)動(dòng)和在平整路面加減速運(yùn)動(dòng)兩種情況進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證算法有效性并進(jìn)行參數(shù)整定。搭建帶輔助臂兩輪機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別進(jìn)行不平路面上和平整路面上兩輪機(jī)器人實(shí)驗(yàn),在實(shí)際平臺(tái)上證明滑�？刂破鳌⒙访鎯A角估計(jì)算法、基于質(zhì)心的輔助臂控制策略的有效性,輔助臂的存在可以提高兩輪機(jī)器人的抗干擾性和靈活性,并在實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持兩輪機(jī)器人上身保持豎直。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TP242
【部分圖文】：

山藤和男的兩輪機(jī)器人[4]

JOE兩輪機(jī)器人[5]

圖 1-3 nBot 兩輪機(jī)器人[7]圖 1-4 Segway PT 載人兩輪機(jī)名 LEGO 公司的 Steve 利用樂(lè)高模塊設(shè)計(jì)了兩輪機(jī)器人。LegWay 通過(guò)光電距離傳感器來(lái)測(cè)量機(jī)器人的上身傾制輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)上身的自平衡，直線運(yùn)動(dòng)等。LegWay 還搭器來(lái)檢測(cè)地面上的黑線，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地巡線行駛。Le

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3 張博;梁斌;王學(xué)謙;李罡;陳章;朱曉俊;;雙臂空間機(jī)器人可操作度分析及其構(gòu)型優(yōu)化[J];宇航學(xué)報(bào);2016年10期

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本文編號(hào)：2826568