浅析一种全方位移动机器人控制系统研究

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1、山东科技大学硕士学位论文一种全方位移动机器人控制系统研究姓名：杨福广申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：谈大龙;苏学成2000.5.1山东科技人学坝I：学位论文摘要本文首先介绍了由orthogonal．wheels(正交轮)组成的完整性约束轮式移动机器人，然后从运动约束关系出发推导和分析了它的运动学方程，利用牛顿欧拉方法推导了它的动力学方程，并用计算力矩的方法对动力学控制进行了仿真。依据运动学方程的推导的结果，采用先进的专用伺服芯片设计了分级控制的机器人的控制器，并得到了良好的控制效果。另

2、外，本文还利用函数误差的方法分析了该移动机器人的各个构件的误差对它的运动状态的影响，对构件的加工精度提出了要求。最后，对这个移动机器人结构上存在的有待于进一步解决的问题进行了简要的分析。关键词lorthogonal—wheel，轮式移动机器人，伺服控制器，误差分析，运动学，动力学。些查型垫奎兰堡!!堂竺堡苎一一．———————————!!兰AbstractInthispaper，theauthorintroduceanewholonomicwheelsmobilerobotwithfullmobility

3、whichwasmadeupbythreeorthogonal—wheels．Whereaftertheauthordeducedthekinematicsandinversekinematicsmodelbycombiningthegeometricalrestriction，deducedtheDynamicandinverseDynamicmodelbyNewton·Euler．afterthededuction，．，theauthormakesomesimulationondynamiccontr

4、olbycalculatingmoment．Bytheresultofkinematicsmodel，theauthorintroduceHierarchyrobotsevro—controlsystem，andgotgoodefficiency．Atthesametime，theauthoranalyzedtheinfluencebytheerrorofpartsthroughfunctionerror，andgivetherequiredprecisioninmachining．Atthelastof

5、thepaper，pointedouttheprobleminthiss”temthatshouldberesolved．Keywords：orthogonal·wheel，wheels—mobilerobot，servo-controller，erroranalyze，kinematics，dynamics．山东科技大学顺t学位论文第一章tj{言第一章引言1．1移动机器人(MobileRobot)的应用和分类机器人作为人类向往已久的与自身功能相似的复杂自动控制机器，自其1961年问世以来，极大的推动了科

6、技的发展，广泛的应用于工业、农业、科技、军事、社会服务等领域及其他的极限作业环境。移动机器人在众多的机器人应用领域中占据重要的位置。Mobilerobot系统已经广泛的被应用于太空探索、矿产勘探、海难救援、自动化工厂的物流系统、核辐射和易爆炸物的处理、安全医疗、家庭服务、军事侦察等场合。例如由移动机器人构成的柔性生产线能够解决机器人的灵活性差、系统效率低、最优性难以保证等问题，其中移动机器人能够随着任务的变化、工作量的多少自主调节自己的行为，且这类柔性生产线不受任务种类、工作环境、工作强度等限制，具有造价

7、较低、容易建造等优点，从而广泛应用于各类大中型生产企业，提高了系统的效率和生产的自动化程度。由于Mobilerobot的广泛的应用背景和商业价值，对它的研究越来越受到人们的重视。所以近年来，移动机器人成为机器人研究领域内的一个热点[1]。Mobilerobot是一个具有特殊构型，能够移动它的传感器、操作手或者其它的工具到达任何一个可以到达并且期望到达的位置完成期望任务的机器人[1]。它是一个集感知系统、运动系统、作业系统和控制系统于一身的复杂系统，它完成由传感器了解其自身变化与外部环境的变化，再根据原始任

8、务进行任务的分解与分配、规划，一直到控制动作执行机构动作，从而改变外部环境或外部环境与机器人自身的关系[2]。从它的活动环境来分，Mobilerobot可以分为空中、水中和陆地三类。按照其控制方式分为遥控式、半自主式和自主式。自主式机器人可以按照人预先给出的命令并根据环境信息作出动态的路径规划。自主式移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。从形态上来分常见的可以分为车轮形、履带形、