可變形移動機器人的運動控制與應用.pdf

1、近年來，從發(fā)生在城市的恐怖襲擊事件、東京福島核電站事故和天津危險品爆炸事故等突發(fā)事件可以看出，城市中發(fā)生的突發(fā)事件對國家的影響更大，而能否在發(fā)生突發(fā)事件后快速的響應，讓事故對人類的影響降到最低，成為研究的一個方向。本文主要研究應對城市非結構環(huán)境下突發(fā)事件的可變形移動機器人，根據機器人的應用場景要求設計機器人的控制系統。
　　首先，簡要介紹了可變形機器人的機械結構，且結合機器人姿態(tài)的三個關鍵參數和結構特點針對不同的應用場景進行了詳細

2、的過程分析和構型介紹。根據可變形移動機器人的運動機構特點和狀態(tài)變化，建立齊次坐標系下機器人在非結構化環(huán)境中的運動學模型，推導出機器人本體與擺臂姿態(tài)之間的運動學正解和逆解，得出擺臂的姿態(tài)變化與軀體姿態(tài)之間的運動學關系。根據機器人航向角建立了機器人航向與機器人轉彎的運動學模型并建立了轉彎的動力學模型，最后通過Matlab軟件進行驗證。結合本實驗移動平臺的實際機械結構尺寸、能量方程和極限條件下的幾何關系，求出機器人攀爬樓梯的極限范圍和防止傾翻

3、的最大角度。以安全節(jié)能為原則規(guī)劃變形機器人在攀爬樓梯過程中的運動構型，為后續(xù)的運動控制算法打下基礎。
　　采用模塊化思想對可變形機器人進行了硬件集成和軟件開發(fā)。硬件部分包括機器人姿態(tài)和電機位置檢測模塊、多軸同步控制的 EtherCat主站板卡和電機伺服驅動器，并根據這些模塊的特點和實際的使用場景，進行具體的參數配置和性能測試。軟件部分主要分為上位機的監(jiān)控界面和下位機的運動控制。上位機的控制界面以微軟VS和C++為開發(fā)平臺和開發(fā)語言