模塊化自重構(gòu)機器人自動對接及分布式協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、模塊化自重構(gòu)機器人是由一些具有相同于運動和感知能力的模塊連接組成的復(fù)雜系統(tǒng),通過模塊的簡單的感知能力實現(xiàn)對環(huán)境的識別,通過模塊有限的運動能力完成整體構(gòu)型的運動與重構(gòu)過程,進(jìn)而實現(xiàn)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下多變的工作任務(wù)。自動對接是自重構(gòu)機器人研究領(lǐng)域中的一個重點,它是自重構(gòu)機器人構(gòu)型變換、自修復(fù)及魯棒性研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),具有很強的實用研究價值;此外如何解決對接或重構(gòu)變換、自修復(fù)等過程所形成新生構(gòu)型的適應(yīng)性運動也是自重構(gòu)機器人運動控制中的一項重要的研

2、究內(nèi)容。
　　本文將重點研究UBot自重構(gòu)機器人的自動對接及構(gòu)型運動協(xié)調(diào)控制。由于Ubot自重構(gòu)機器人系統(tǒng)中的主被動模塊并不具備環(huán)境的感知能力,為此我們研制一種與UBot機器人相兼容且集成多種傳感器的傳感模塊以增強自重構(gòu)機器人與外界環(huán)境交互的能力。為完成運動模塊組與目標(biāo)模塊的準(zhǔn)確對接,提出了一種分步定位方法:基于視覺的預(yù)定位及基于均布線性霍爾傳感器的精確定位,經(jīng)兩步定位實現(xiàn)允差范圍內(nèi)運動模塊組與目標(biāo)模塊的相對位姿調(diào)整。提出一種基于

3、激勵脈沖的分布式運動協(xié)調(diào)控制算法,通過激勵脈沖信號在構(gòu)型中的傳播,實現(xiàn)構(gòu)型中組成模塊之間的局部拓?fù)溥B接狀態(tài)識別,模塊的功能角色判斷,最后根據(jù)連接狀態(tài)映射關(guān)節(jié)動作,生成構(gòu)型整體協(xié)調(diào)運動。該算法具有動態(tài)適應(yīng)性、尺度擴展性及異步性等特點,可以很好的適應(yīng)構(gòu)型拓?fù)湫问胶徒M成模塊數(shù)量的變化,有效解決了具有一定構(gòu)型特征新生構(gòu)型的適應(yīng)性運動生成。
　　最后,建立起UBot自重構(gòu)機器人自動接的實驗系統(tǒng),通過底層硬件程序及Matlab環(huán)境下上位機程序