球形機(jī)器人具有輪式機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性能和承載能力,并且綜合了腿式機(jī)器人適應(yīng)不同地形環(huán)境的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有體積小巧、輕便靈活等特點(diǎn),是一種可以全方位自由行走的滾動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。本文設(shè)計(jì)出一種由全向輪和內(nèi)、外球殼組成的摩擦式內(nèi)驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人機(jī)構(gòu),論文以摩擦式內(nèi)驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人為研究對(duì)象,圍繞著動(dòng)力學(xué)建模和軌跡控制這兩個(gè)方面展開(kāi),主要完成工作如下:(1)設(shè)計(jì)出一種由三個(gè)全向輪和內(nèi)、外球殼組成的新型球形機(jī)器人機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)利用全向輪和牛眼輪等結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)支撐驅(qū)動(dòng)裝置,并將其對(duì)稱(chēng)封裝在球殼內(nèi)部;全向輪的中心位于自球心引出的三條正交的軸線上,全向輪的軸線相交于一點(diǎn),這一點(diǎn)位于球心的正上方。(2)根據(jù)摩擦式內(nèi)驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)球形機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析,并基于查浦雷金方程建立了球形機(jī)器人的兩個(gè)版本的動(dòng)力學(xué)模型,其中,第一版本的動(dòng)力學(xué)模型方便對(duì)內(nèi)、外球殼的姿態(tài)進(jìn)行控制,第二版本的動(dòng)力學(xué)模型方便對(duì)球形機(jī)器人進(jìn)行軌跡控制研究,并通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了兩個(gè)版本模型推導(dǎo)過(guò)程的正確性。(3)基于系統(tǒng)的非完整約束分析;采用物理樣機(jī)試驗(yàn)對(duì)建立的全向輪與球殼之間的非完整約束關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明,無(wú)論是在電機(jī)驅(qū)...

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1摩擦式內(nèi)驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人樣機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)源

圖1-1摩擦式內(nèi)驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人樣機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)源§1.2課題研究現(xiàn)狀作為一種新型移動(dòng)機(jī)器人，已經(jīng)成為了機(jī)器人領(lǐng)域者和科研人員的廣泛關(guān)注。目前對(duì)球形機(jī)器人的研方法以及運(yùn)動(dòng)控制策略等幾個(gè)方面。形機(jī)器人研究現(xiàn)狀爾辛基科技大學(xué)的Halme等人研制出第一臺(tái)真正1-2所示，其內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)....

圖1-2Halme等研制的第一臺(tái)球形機(jī)器人1997年，意大利比薩大學(xué)的Bicchi等學(xué)者[4]

圖1-1摩擦式內(nèi)驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人樣機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)源§1.2課題研究現(xiàn)狀器人作為一種新型移動(dòng)機(jī)器人，已經(jīng)成為了機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱外學(xué)者和科研人員的廣泛關(guān)注。目前對(duì)球形機(jī)器人的研究主要涉建模方法以及運(yùn)動(dòng)控制策略等幾個(gè)方面。外球形機(jī)器人研究現(xiàn)狀，赫爾辛基科技大學(xué)的Halme等人研制出....

圖1-3Bicchi等研制的球形機(jī)器人

赫爾辛基科技大學(xué)的Halme等人研制出第一臺(tái)真正意義上的，如圖1-2所示，其內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置主要由分別安裝在主軸兩側(cè)的成，通過(guò)彈簧壓緊裝置保證主動(dòng)輪與被動(dòng)輪始終與球殼內(nèi)壁接觸。以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的向前滾動(dòng)以及左右轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。圖1-2Halme等研制的第一臺(tái)球形機(jī)器人年，意大....

圖1-4“August”球形機(jī)器人葡萄牙科英布拉大學(xué)的JAlves和JDias于2002年研制了一種四輪小車(chē)驅(qū)動(dòng)的

圖1-4“August”球形機(jī)器人大學(xué)的JAlves和JDias于2002年研制了一種1-5所示。每個(gè)車(chē)輪分別由一個(gè)電機(jī)控制，通過(guò)的平衡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。2003年制出用于火星探測(cè)的概念行球形機(jī)器人[8]，該球，如圖1-6所示。研制的球形機(jī)器....

本文編號(hào)：3933933