一種球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制研究.pdf

1、球形機(jī)器人是一種新型的智能機(jī)器人，其特殊的運(yùn)動(dòng)方式，不怕翻倒，在失穩(wěn)后也可以獲得很大的穩(wěn)定性。本文所研究的球形機(jī)器人已經(jīng)具有了內(nèi)部穩(wěn)定平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)全向滾動(dòng)，本文主要對(duì)該球形機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制方面的研究。首先介紹了球形機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r，在了解前人研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，應(yīng)用微分幾何控制理論，對(duì)此角動(dòng)量守恒的球形機(jī)器人的非完整性和非線性可控性進(jìn)行了研究。 然后，對(duì)一種基于微分幾何控制理論的分段定常控制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法進(jìn)行了優(yōu)化，并應(yīng)

2、用到避障研究中。先運(yùn)用連續(xù)正弦控制來(lái)等效取代基于微分幾何控制理論得出的26段定常控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃?？紤]到該球形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將位置的粗調(diào)和位形的精調(diào)相結(jié)合，提出了一種優(yōu)化的三段式運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略，在仿真中可以看出其功耗較低。最后將該方法應(yīng)用到環(huán)境已知的避障規(guī)劃研究中，實(shí)例仿真結(jié)果證明了本方法的有效性。 基于運(yùn)動(dòng)規(guī)劃得出的控制輸入，就可以實(shí)現(xiàn)球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。本文對(duì)球形機(jī)器人主要的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。運(yùn)用ARM7