可重构模块化机器人通用接口研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文可重构模块化机器人通用接口研究姓名：周强强申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：关胜晓20080401摘要随着机器人应用的发展，在多任务和复杂环境下，为单～任务而设计的具有单一结构的传统机器人难以发挥其作用，可重构模块化机器入应运丽生，它是当前机器人发展的一个前沿分支。可重构模块化机器人是由各种独立的具有相同或不同结构和性能特征的可互换的关节模块和连接模块组成，能够根据作业豹需要装配成不同的机器人构型。可重构模块化机器入在工业生产、航空航天、军事以及救援探险等领域有着广阔的应用前景。可重构模块机器人设计的难点在于：使得功能各异、结构不同和任务多样的

2、模块机器人能够整合为一个整体，能够快速拆装、互换装配、柔性组合、互相通讯、协调控制，达到即插即用的效果。本文就可重构模块化机器人以及通用接蜀技术佟了初步的研究。机器人模块的设计是研究的重点，很大程度决定了机器人系统的性能，而可重构模块化机器人通用接口的研究和设计是基础。现有的均一阵列式机器入模块的连接机构大都采用了销孔式连接方式。这秭连接方式在分离操作时需要额外的分离空间，模块不能够在间隙比较小甚至没有间隙的情况下分开，限制了模块运动的灵活性。而采用电磁铁加上形状记忆合金(S麓幻的连接方式增加了机械和电气结构的复杂性。我们设计的带有机械连接钩子的连接机构兼有上述两种连接方式的优点，又能壳服

3、它们的缺点，能够快速、灵活、稳固的连接两个模块，同时节省了能量和空间。为此，本文提出了～种新型的阵列式机器人模块结构，模块单元具有的单转动自由度，该模块兼凝阵捌式和串联式枫器入系统的优点，通用性高，结构简单，控制容易。设计了一种平面连接机构和电气连接部件：建立了集中式控制系统结构，结合分布式通讯方式实现了机器入构形信息的自动采集。分别介绍了模块单元的机械结构设计、驱动机构、连接机构以及基于CAN总线的控制系统结构。分析了视器入控制系统功能和要求，在此基础上提出控制系统总体构建；根据可重构模块化机器人设计的特点和要求，提出模块子系统构建的方案，并给出详细的软件流程图。最后，构建了基于∞en瓯

4、技术和托÷+并发平台的机器入仿真实验系统，仿真机器人构形和运动，验证了模块设计的正确性和整体运动构形规划方法的有效性。关键词；可重构；模块化；机器人；通用接髓；协调控制Abs鼍rae量戳蠼畦搀如Ve羔op撩嗽《糊bo专鑫弹lie矮。稳&i毫ish纛撼妇鑫si技g延趱iss主鼹designed谢masingle嚣协∞turcoftherobottoplayitstradition魏lr0Ieundcrln毽lt主韵威鑫琏雄∞珏攀lex馓Vifon黻en耄，Reco蟠鄹

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