全向運動球形機器人的設計與實現(xiàn).pdf

1、球形機器人是一種具有球形外殼并以滾動為主要運動方式的智能機器人，其球狀外形使得它具有轉(zhuǎn)向靈活、環(huán)境適應性強、運動效率高的優(yōu)點。因此，該類機器人在軍事偵察、環(huán)境感知等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。
　　 現(xiàn)有的球形機器人方案各有千秋，但大都存在著結(jié)構(gòu)復雜、工程實現(xiàn)困難的不足。特別是，轉(zhuǎn)向運動與前進運動的耦合，使得球體內(nèi)部驅(qū)動機構(gòu)的狀態(tài)或姿態(tài)不確定，加大了控制難度；無外部固定接口或不能在球殼外搭載附件，造成充電與維護困難，并限制各種環(huán)境探

2、測傳感器或機械手的有效使用，降低了球形機器人的實用性。上述問題在很大程度上限制了球形機器人的推廣應用。
　　 本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、運動控制解耦、維護方便的球形機器人方案。該機器人內(nèi)部安裝有一框架，直線行走裝置帶動框架使球體重心前后移動從而推動球體直線運動；質(zhì)量小車在框架上左右移動，使球體重心左右偏移從而實現(xiàn)球形機器人的轉(zhuǎn)向運動。論文的主要工作如下：
　　 1）分析了球形機器人的研究現(xiàn)狀以及在研究中存在的主要

3、問題。針對國內(nèi)外幾種代表性方案的不足，提出一種新型的全向運動球形機器人設計方案SSR（Smart Spherical Robot）。
　　 2）設計了SSR機械結(jié)構(gòu)，并分析其運動性能，進行了運動學和動力學分析和仿真。
　　 3）設計并實現(xiàn)了SSR本體控制系統(tǒng)電路，編寫了軟件程序代碼。
　　 4）設計實現(xiàn)了基于WSN（Wireless Sensor Network）的SSR無線遙測系統(tǒng)。首先設計了一種可搭載在移動機