仿人機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域中的一個熱門的研究方向。解決仿人機(jī)器人的前進(jìn)問題是仿人機(jī)器人領(lǐng)域中的一個重要課題。輪式機(jī)器人具有機(jī)動性高,并且在狹小空間內(nèi)靈活的運(yùn)動的能力。因此輪式機(jī)器人是解決仿人機(jī)器人前進(jìn)問題的一個很好的解決方案。雙輪自平衡機(jī)器人是一個非線性的欠驅(qū)動系統(tǒng),如何實(shí)現(xiàn)對雙輪自平衡機(jī)器人的軌跡跟蹤控制一直以來都是該研究方向的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文主要以雙輪自平衡機(jī)器人作為研究對象,設(shè)計雙輪自平衡機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī),研究雙輪自平衡機(jī)器人的軌跡跟蹤控制。實(shí)驗(yàn)平臺是實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ),其搭建是否合理,直接影響了后期所設(shè)計的控制方法能否很好的執(zhí)行。本文分別從機(jī)械系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩方面闡述了雙輪自平衡機(jī)器人的設(shè)計過程。機(jī)器人采用雙輪中心共線布置,整體結(jié)構(gòu)設(shè)計較為緊湊,有利于后續(xù)模型構(gòu)建。硬件控制系統(tǒng)中,選擇微控制器和傳感器等關(guān)鍵元件,并設(shè)計了硬件系統(tǒng)部分控制電路。采用牛頓歐拉方法建立了雙輪自平衡機(jī)器人動力學(xué)模型,并運(yùn)用最小二乘參數(shù)辨識方法獲取相關(guān)動力學(xué)參數(shù)。最后,完成帶約束的軌跡規(guī)劃,為后續(xù)的控制仿真與實(shí)驗(yàn)提供合理的期望軌跡。由于所建立的動力學(xué)模型存在耦合,故將雙輪自平衡機(jī)器人解耦為前行系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng),分別設(shè)... 

【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)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

山藤一雄雙輪平衡車

圖 1-1 山藤一雄雙輪平衡車 圖 1-2 JoeDavid P. Anderson 等人于 2003 年設(shè)計了 nBot 這款機(jī)器人，該機(jī)器人典的雙輪自平衡機(jī)器人，其通過先直接測量車身與豎直平面的俯仰角的角速度和底盤兩輪中心的位置、速度，然后將傳感器采集的信息輸制器，然后控制器通過輸出的電流信號來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，通過相應(yīng)

圖 1-3 nBot 圖 1-4 FLATHRU002 年，“機(jī)器人世界杯”由日本三洋電機(jī)公司在福岡所舉行。在出了名為“FLATHRU”的兩輪行走機(jī)器人，如圖 1-4 所示。身體也設(shè)計為雙輪結(jié)構(gòu)，在其車體底部。FLATHRU 在前進(jìn)和后退時過直接地加速或者減速電機(jī)來達(dá)到目的，而是主動地將車身向后

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一類不確定非線性系統(tǒng)的改進(jìn)積分型滑�？刂芠J]. 李鵬,馬建軍,李文強(qiáng),鄭志強(qiáng).  控制與決策. 2009(10)
[2]倒立擺系統(tǒng)的建模及MATLAB仿真[J]. 曾志新,鄒海明,李偉光,周建輝.  新技術(shù)新工藝. 2005(10)
[3]平行雙輪電動車及其控制系統(tǒng)的研究[J]. 趙書尚,韓建海,李濟(jì)順,林青松,李航.  機(jī)電工程. 2005(01)
[4]應(yīng)用MATLAB仿真數(shù)字控制系統(tǒng)[J]. 朱翚.  蘇州大學(xué)學(xué)報(工科版). 2002(04)

博士論文
[1]兩輪自平衡移動機(jī)器人建模與控制研究[D]. 茅力非.華中科技大學(xué) 2013
[2]兩輪自平衡機(jī)器人的研究[D]. 王曉宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于PID和LQR控制的兩輪自平衡小車研究[D]. 陸軍.西南交通大學(xué) 2012
[2]兩輪自平衡小車軟硬件研發(fā)與基于模糊線性化模型的變結(jié)構(gòu)控制研究[D]. 劉斌.西安電子科技大學(xué) 2009
[3]本質(zhì)不穩(wěn)定兩輪車輔助平衡裝置的智能控制[D]. 葉聰紅.西安電子科技大學(xué) 2006



本文編號：3335473