本文關(guān)鍵詞：輪式全向移動物流平臺的運動學建模與軌跡跟蹤控制

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【摘要】：隨著工業(yè)4.0浪潮在中國的蓬勃興起,機器人的應用已逐漸成為企業(yè)智能化升級的新常態(tài)。物流行業(yè)在電子商務(wù)的催化下,也迎來了新的需求和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)物流已經(jīng)難以滿足新的需求,高自動化的新型物流正在興起。物料搬運設(shè)備如何能夠通過合理的移動結(jié)構(gòu)和有效的控制算法快速地完成任務(wù),既能夠適應工作環(huán)境、實現(xiàn)工作目標,又能夠顯現(xiàn)出相當?shù)闹悄苄?成為目前企業(yè)發(fā)展模式中一個亟待解決的關(guān)鍵問題。本文在借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有資料和研究成果的基礎(chǔ)上,分析麥克納姆輪、正交輪、球輪和偏心萬向輪的結(jié)構(gòu)特點,對單輪式、三輪式及四輪式等不同輪系構(gòu)型進行分析對比,最終選擇四個麥克納姆輪構(gòu)成的矩形式分布結(jié)構(gòu)作為全向移動物流平臺的底盤運動結(jié)構(gòu),并在SolidWorks軟件上完成了底盤模型的建立。為了描述和預測全向輪式移動物流平臺的運動,采用幾何數(shù)學分析方法建立單個麥克納姆輪和平臺整體的運動學方程,并對運動學方程中的雅克比矩陣進行分析,最后給出了各個輪子速度之間的約束關(guān)系,為避免由于輪系速度不協(xié)調(diào)性所造成輪子打滑的狀況提供了理論依據(jù);運用表面接觸力學的相關(guān)知識分析了麥克納姆輪驅(qū)動輪、從動滾子的受力情況,并在考慮到實際環(huán)境因素摩擦力后,運用拉格朗日方程推導出全向移動物流平臺的動力學模型。通過建立軌跡跟蹤誤差方程,將各個誤差變量作為控制系統(tǒng)的反饋輸入量,采用反演算法設(shè)計軌跡跟蹤控制律,并給出平臺的線速度和角速度的控制方程;通過建立全向移動物流平臺的位姿誤差方程和速度跟蹤誤差方程,基于動力學模型,采用反演式模糊系統(tǒng)控制算法設(shè)計全向移動物流平臺的軌跡跟蹤控制律,最后給出驅(qū)動力的控制方程。為了驗證控制算法的跟蹤性能,選用MATLAB仿真軟件對算法進行仿真實驗,并對仿真結(jié)果進行分析說明。
【學位授予單位】：北京印刷學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.9;F252;F253.9

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本文編號：1289941