風(fēng)管清掃機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及軌跡跟蹤控制方法研究.pdf

1、中央空調(diào)越來(lái)越多的進(jìn)入人們生活、工作等各種公共環(huán)境。常年運(yùn)行的中央空調(diào)，管道內(nèi)沉積各種有害物質(zhì)，隨氣流一起進(jìn)入室內(nèi)，嚴(yán)重影響室內(nèi)環(huán)境。中央空調(diào)定期清掃，成為一項(xiàng)必要的工作。但中央空調(diào)通風(fēng)管道縱橫交錯(cuò)，管路復(fù)雜，實(shí)行人工管道檢測(cè)、清掃不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下、易造成二次污染，而且存在安全隱患。因此研究開(kāi)發(fā)風(fēng)管清掃機(jī)器人完成管道清掃任務(wù)具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義和重要的實(shí)用推廣價(jià)值。精確的風(fēng)管清掃機(jī)器人建模分析和軌跡跟蹤控制是保證其在風(fēng)管內(nèi)部高效、快

2、速、自主清掃的前提條件，本文將針對(duì)復(fù)雜工作環(huán)境下的風(fēng)管清掃機(jī)器人，建立精確運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并研究該機(jī)器人的軌跡跟蹤控制方法，得到相應(yīng)的解決方案。
　　在介紹了所設(shè)計(jì)的風(fēng)管清掃機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境，對(duì)機(jī)器人軌跡跟蹤問(wèn)題進(jìn)行了分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)復(fù)雜管道環(huán)境下的風(fēng)管清掃機(jī)器人，論文首先進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。建模過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量地形變化引起的機(jī)器人底盤姿態(tài)角度的變化，并將該姿態(tài)角度作為輸入量整合到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中，得到地形環(huán)境和機(jī)器人共

3、同作用下的末端位姿，從而建立了一個(gè)融合復(fù)雜地形影響的機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。然后，在考慮毛刷柔性和摩擦力不確定情況下，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了整體動(dòng)力學(xué)模型分析。
　　在建立了精確的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型之后，論文研究了多種風(fēng)管清掃機(jī)器人軌跡跟蹤控制方法，包括PID軌跡跟蹤控制、基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID軌跡跟蹤控制；RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)軌跡跟蹤控制；魯棒控制、改進(jìn)的魯棒控制、魯棒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。最后，數(shù)據(jù)驗(yàn)證了風(fēng)管清掃機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，仿