足球机器人机构设计及特性研究

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1、中圈科学技术大学硕士学位论文摘要本文通过对四轮驱动足球机器人机构进行设计及动力学仿真分析，得出影响足球机器人机构动态特性的各种因素，着重对机器人系统的惯性进行了分析，从理论上导出了减小机器人惯性的一般方法，从而进一步提高机器人启动、停车的灵活性和机器人响应速度。首先，本文建立了足球机器人四轮全向驱动机构运动学和动力学模型。通过对机器人驱动机构运动学和动力学分析，以及对其控制模型进行合理简化，提出了足球机器人的运动控制方法，可以同时对机器人位置和速度控制，并且控制时间最优。另外，对四轮全向机器人特有的驱动轮机构和驱动轮布置方式进行设计及受力分析，研究表明驱动轮质量、车体质量、驱动轮半径、减速比等

2、要在适当范围取值，不仅方便小车启、停迅速，而且有效防止打滑现象。其次，通过理论分析计算得出带球机构带球棍的最低转速、带球棍与小球摩擦系数的选择范围以及理论最佳触球点的位置和角度，使带球机构能够平稳的带球运行，丢球次数明显减少，并在足球机器人比赛实践中取得很好的表现。再次，本文对足球机器人击球、挑球机构的设计方案进行比较，优选了一种电磁击球、挑球机构设计方案。重点对电磁铁进行了定量设计计算，由计算分析和试验可知，辅助衔铁具有不可取代的作用。在磁铁间隙不为零之前是启动和加快击球、挑球速度强有力的补充。当磁铁间隙为零以后可以减缓移动衔铁的速度，以防撞坏部件和机器人振动。通过动力学分析得到了电磁击球、

3、挑球机构的最佳击球、挑球点位置，使机器人击球、挑球能力有了很大提高。最后，本文基于ADAMS虚拟样机技术对足球机器入主要机构进行设计仿真分析，并结合试验进一步研究足球机器人机构动态特性，为足球机器人机构设计优化和改进提供了重要依据。I主鎏登鲎鏊鲞盔主璧主墼鎏塞AbstractThispaperpresentsthedesignandsimulationanalysisaboutmainmechanismsofsoccerrobot．Thefactorsinfluencingonthedynamicalpropertiesareanalyzed．Mainlydiscussesontheinert

4、iacharacteristicproblemandputsforwardthewaytoreducetheinertiaofsoccerrobotintheory,inordertofacilitaterobotstartandstopandrespondquickly．Inthispaper,thekinematicsequationsandthedynamicequationsoftheholonomicomni-dimetionalwheeledmobilerobota∞presented．Analysingthoseequations，thispaperproposeamotionc

5、ontrolmethodfortherobot,itcontroltherobotpositionandthespeedsimultaneouslyandthecontroltimeismostsuperior．Also，carriesonthedesignandthestressanalysistouniquedrivingwheelorganizationandthedrivingwheelarrangementwayoftheholonomicomni-direetionalwheeledSoccerrobot,thepropervalueofdrivingwheelIn88s，vehi

6、clemass，drivingwheelradius，andreductionratiothroughtheoreticalstudy,inordertofacilitaterobotstartandstopquickly,toavoidslippingphenomenonefficiently．Secondly,thepaperobtainsthemostslow-speedofrevolution,frictioncoefficientchoicescopebetweenthebatandball，thebesttheoryofhittingthelocationandangleofdri

7、bblingmechanismthroughthetheoreticalcalculation,oausesthedribblingmechanismthemovementdribblingtobesteady,LosingtheBallnumberisdecreasedobviously,andpracticesatthesoccerrobotcompetitionobtainstheveryg