球形機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、球形機(jī)器人是一種以滾動方式行走，運(yùn)動動力依靠內(nèi)部驅(qū)動裝置和外部摩擦力提供的球形或類球形新型移動機(jī)器人，具有類似于不倒翁的特性，可實現(xiàn)全方位行走。本文所研究的球形機(jī)器人可面向反恐、偵查、搜救等特殊任務(wù)環(huán)境，具有一定的抗振能力，移動速度快，路面適應(yīng)性強(qiáng)。本文通過對國內(nèi)外球形機(jī)器人現(xiàn)狀的調(diào)查研究，在綜合它們的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種雙電機(jī)驅(qū)動雙偏振塊的球形機(jī)器人，并實現(xiàn)了對該機(jī)器人在平面上滾動運(yùn)動的速度及定點轉(zhuǎn)動的控制。
　　首先，本

2、文利用非線性動力學(xué)的基本方法分析了滾動運(yùn)動的動力學(xué)特性，包括系統(tǒng)相空間中的定點和相軌跡特性，應(yīng)用PID控制進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制從而控制了機(jī)器人運(yùn)動速度，抑制了振蕩；利用輸入信號S規(guī)劃方法解決了機(jī)器人啟動過程中偏振塊加速度過大的問題。
　　其次，利用動量矩定理建立了球形機(jī)器人定點轉(zhuǎn)動運(yùn)動的動力學(xué)模型，通過對偏振塊擺角，球殼轉(zhuǎn)角以及摩擦阻矩關(guān)系的分析，提出了將轉(zhuǎn)動過程分解為靜止，粘滯，滑移三個階段的運(yùn)動方案，并利用數(shù)值仿真分析了對定