全自主复合机构越障机器人系统研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文全自主复合机构越障机器人系统研究姓名：宋轶群申请学位级别：硕士专业：精密仪器及机械指导教师：杜华生20050501中立摘要摘要机器人学是近年来得到迅速发展的～门综合性交叉学科，它集成了自动控制、人工智能、电子技术、机械工程、传感器技术以及计算机科学等多门学科的最新研究成果。随着社会信息化的深入发展，工业、科研、国防以及服务业等多行业越来越需要高性能的移动机器人系统。因此，开发研究以工业、国防及服务业等领域为应用背景的。且易于用户二次开发的移动机器人平台具有很好的市场潜力和研究意义

2、。本文针对移动机器人的系统设计丌展研究工作。第一，本文设计了一神采用轮、臂、履带复舍式机构的移动机器人，和单一结构的机器人相比，该机器人具有更好的运动性能及越障能力。第二，本文针对机器入不同运动状态，进行了系统的运动学、动力学分析，给出了机器人的运动学、动力学方程，为系统控制的研究提供了理论依据；同时．从理论上求解了机器人所能适应的各种环境参数。第三，本文综合了行为式控制结构及功能式控制结构，提出了一种混合武的体系结构，既克服了功能式体系结构在不确定和未知环境中的建模困难、实时性和适应性差等缺点：同时实现对

3、已有环境信息进行有效表示和利用，完成单一结构无法实现的复杂导航任务。第四，针对机器人工作环境复杂，体积小等特点．本文对机器人的硬件控制平台进行了研究。控制系统采用多处理器的分级控制方式，即采用Pcl04一DSP处理器平台，在此平台上完成机器人的感知、通信及驱动等功能。第五，本文提出一种基于贝叶斯估计的集中信息融合模式，对传感器获取的信息进行融合处理，继两建立环境模型。本文将机器人所处环境解析成四种典型结构化环境，针对不同环境，设计出相应的运动策略。针对无法越过的障碍，提出一种基于模糊控制的遥障算法。第六，本

4、文提出一种基于CMAC神经网络与PID的并行控制器的设计方法，利用传统PID实现反馈控制，保证系统的稳定性．且抑制扰动，该算法直接应用于控制直流电机调速系统。论文的最后对所做工作进行了总结，同时提出了对未来研究的展望。关键字：移动机器人；复合机构，分绂控制；决策系统；DSP协调系统中冈}：}学技术人学坝卜论文英j【：摘耍AbstractNowadays．researchonautonomousmobilerobotisanactiveandpromisingarea．ItincludesSOmanyadva

5、nceresearchareasasautocontrol，artificialintelligence，electronictechnology,mechanicalengineering，sensortechnology，computerscienceandSOon．Asaresult，mobilerobothasmanymeritsinboththeoreticandpracticalresearch，anditisalsoanidealresearchobjectformanyreasons．The

6、targetofthisthesisistostudyahierarchical—controllingmethodbasedonmulti-processorandapplythismethodtotherobotcontrolsystem．Themainworkandcontributionalefollowing：1)Designingamobilerobotwithcompoundmechanismandcomparingittootherrobots．Theresultshowsthatthefo

7、rmerhasabeaermotionperformanceandclimbingobstaclecapability．2)Buildingthemodelofrobotkinematicsandthemodelofrobotdynamic．Weanalyzetherobot’Sabilityofsurmountingobstacles，designseveralspecialmotionsandfigureoutthetheoreticparametersofobstaclesthattherobotca

8、ngetthrough．3)Proposinganddesigningahybridcontrolarchitecturethatintegratesthefunctionalcontrolarchitecturewiththebehavioralcontrolarchitecture．4)BasedonthecontrolObject，weproposeahierarchical—controllingmeth