酒店服務(wù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，服務(wù)機(jī)器人正逐步走進(jìn)人們的日常生活中，涉及醫(yī)療護(hù)理、智能清潔、娛樂(lè)教育、酒店服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域。通常，服務(wù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要涵蓋外觀造型、機(jī)械系統(tǒng)、硬件及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文以低成本、低實(shí)現(xiàn)難度、較高可靠性為設(shè)計(jì)原則，根據(jù)酒店客房的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)所研究的服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制研究。
　　首先通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析和借鑒，基于標(biāo)準(zhǔn)化

2、和模塊化的設(shè)計(jì)方法，利用Solidworks三維軟件完成了酒店服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，通過(guò)對(duì)多種機(jī)器人移動(dòng)底盤(pán)結(jié)構(gòu)的適用性進(jìn)行了對(duì)比與分析，選擇將三輪全向移動(dòng)底盤(pán)結(jié)構(gòu)作為酒店服務(wù)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu);針對(duì)酒店服務(wù)機(jī)器人功能及外形需求，對(duì)服務(wù)機(jī)器人身體框架結(jié)構(gòu)及外觀造型進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)服務(wù)機(jī)器人的主要受力部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，并對(duì)服務(wù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件選型、軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析說(shuō)明。
　　其次通過(guò)坐標(biāo)變換

3、法和牛頓定律分別建立了酒店服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型，得到了服務(wù)機(jī)器人移動(dòng)底盤(pán)全向輪轉(zhuǎn)速與機(jī)器人移動(dòng)速度的關(guān)系、移動(dòng)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩和機(jī)器人移動(dòng)速度及加速度之間的關(guān)系，并對(duì)服務(wù)機(jī)器人在平面移動(dòng)過(guò)程中的基本運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了分析研究。
　　接著為了驗(yàn)證服務(wù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，利用ADAMS虛擬樣機(jī)仿真軟件建立了酒店服務(wù)機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型，并依據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)建了仿真環(huán)境，其中包含對(duì)服務(wù)機(jī)器人本體關(guān)鍵部件材料屬性以及接觸關(guān)系參數(shù)的選擇

4、。然后，對(duì)建立的服務(wù)機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型進(jìn)行了平直路面、斜坡等路況的運(yùn)動(dòng)仿真，并分析了服務(wù)機(jī)器人移動(dòng)速度及減震彈簧剛度大小對(duì)機(jī)器人移動(dòng)平穩(wěn)性的影響，為物理樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
　　在酒店服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方面，以所研究服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為基礎(chǔ)，研究了基于兩編碼器加單軸陀螺儀的室內(nèi)定位算法。然后在全局定位的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)研究了服務(wù)機(jī)器人的全局軌跡跟蹤控制問(wèn)題，本文以該服務(wù)機(jī)器人位姿誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為研究對(duì)象，以線速度和角