水下分散自重構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與軟件設(shè)計(jì).pdf

1、水下分散自重構(gòu)機(jī)器人是一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念,它不同于常規(guī)水下機(jī)器人的集中式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)由一定數(shù)量的少數(shù)幾類模塊組成,每個(gè)模塊都是具有一定的運(yùn)動(dòng)、作業(yè)和環(huán)境感知功能的智能體,模塊單元互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)共同實(shí)現(xiàn)總體功能,能根據(jù)環(huán)境和任務(wù)的具體要求進(jìn)行構(gòu)形變換,通過步態(tài)協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式。
　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)水下分散自重構(gòu)機(jī)器人的模塊設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通信實(shí)現(xiàn)、構(gòu)形變換、運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)與控制進(jìn)行了深入的研究,并完善了其上層控制軟件

2、,實(shí)現(xiàn)了水下分自重構(gòu)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制功能。智能模塊是自重構(gòu)系統(tǒng)的胞元,采用了結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計(jì)思想,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性和兼容性。論文在分析系統(tǒng)自重構(gòu)原理的基礎(chǔ)上,詳細(xì)論述了模塊設(shè)計(jì)中的舵機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、浮力調(diào)節(jié)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、對(duì)接裝置設(shè)計(jì)、光電引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能單元設(shè)計(jì)和傳感器原理與設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)控制單元采用了PID控制器的基本原理進(jìn)行設(shè)計(jì),并根據(jù)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的基本特點(diǎn),對(duì)水下自重構(gòu)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行了研究?？刂撇呗允亲灾貥?gòu)機(jī)器人研究的一個(gè)重

3、要方面,現(xiàn)有的自重構(gòu)機(jī)器人控制算法主要有分布式和集中式兩種。而Agent特有的自治性、協(xié)作性等為自重構(gòu)機(jī)器人的控制策略提供了一種新的思路。因此,本文結(jié)合多Agent系統(tǒng)的控制原理,構(gòu)造了基于多Agent的運(yùn)動(dòng)控制策略模型。該模型能夠?qū)?fù)雜任務(wù)分析構(gòu)造成規(guī)模較小、相互協(xié)調(diào)、具有分布性的子任務(wù),以降低計(jì)算量和求解的復(fù)雜性。運(yùn)用CAN總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)了模塊的聯(lián)網(wǎng)控制。在考慮水下分散自重構(gòu)機(jī)器人通信需求基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了自重構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用層通信協(xié)議。通

4、過報(bào)文濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與全局廣播兩種報(bào)文傳送方式。模塊不僅能夠進(jìn)行消息的應(yīng)答反饋,還能夠根據(jù)模塊自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),主動(dòng)向上位機(jī)反饋一些特點(diǎn)的信息。上層軟件是實(shí)現(xiàn)構(gòu)形轉(zhuǎn)換和步態(tài)控制的工具,上層軟件通過CAN總線,與底層模塊的單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)動(dòng),對(duì)模塊進(jìn)行集中與統(tǒng)一控制。論文中,分析了上層軟件的技術(shù)需求,詳細(xì)論述了軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),軟件結(jié)構(gòu)功能,以及系統(tǒng)構(gòu)形轉(zhuǎn)換和步態(tài)控制的操作過程。然后,論文研究了水下分散自重構(gòu)機(jī)器人構(gòu)