基于模糊控制的抛射机器人位置校准研究.pdf

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1、基于模糊控制的抛射机器人位置校准研究孔德松。等ResearchonthePositionCal．brationBasedonFuzzyControIforProjectiIeRobot乳德松高宏力绻沼赵影簧晓蓉饧松(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：针对抛射机器人距离目标位置较远．在位置校准过程中容易出现目标位置判断不准、校准速度慢等问题，提出了定距离的位置校准方式。在选用高精度激光扫描仪提高位置判断精度的基础上，构建了精准的数学模型，同时在算法中加入了模糊控制。试验结果表明，该装置位置校准效果理想，符合机

2、器人的抛射需求。关键词：位置校准抛射机器人激光扫描仪模糊控制模糊算法中图分类号：仰49文献标志码：AAbs打act：No硼ally-thepmjectilerobotislocatedf矗f而mth8positionoft8rget，i“positioncalibmtionproces8，inaccuImejudgmentofthetargetpositionoccuIsoften，andthecalibrationspeedisslow，thust11epositioncalibrationmemodwi出givendist

3、anceisproposed．Byselectinghighprecisionl船erscannertoenhancetlleaccumcyofpositionjudgment，t}leaccumtemathematicalmodelisbuilt；inaddition，fuzzycontI_0lisaddedintIlealgorithm．neexperimentalresultshowsmattlledeviceo&rs900dpositioncalibmtione％ct。andmeetsprojectiledemandf

4、ormbots．Keywor凼：PositioncalibrationPmjectilerobotIJaserscaIlnerFuzzycontmlFuzzya190rithmO引言机器人诞生于20世纪，发展非常迅速．现已应用到生产、生活的各个方面．能够替代人工完成精度更高、可靠性更强的任务和目标。抛射机器人的研制在军事和民用中都具有非常重要的意义，但是由于抛射受到抛射距离和初速度以及空气阻力多个参数的影响，使其算法极其复杂⋯。鉴于此，抛射机器人大多选用的是定位置或者定距离的抛射方式，即在经过计算和现场试验后，得到在固定距离下

5、抛射的最优初速度和抛射角，达到精确抛射的目的。但定位置的抛射方式大大限制了机器人的自由度和运动空间。当采用定距离抛射方式时。由于抛射方向需要严格对准目标位置，机器人位置的校准就成为了抛射能否成功的关键。对此，本文在位置监测中应用了激光扫描仪，可以针对当前位置进行非常有效和快捷的分析；在控制过程中，加入了模糊控制器，采用模糊控制不仅对被控制对象参数变化适应性强．同时使电机运行更加平稳，保证了控制精度的要求和实时性‘引。国家自然科学基金资助项目(编号：51275426)；中央高校基本研究业务费专项基金资助项目(编号：sw冈鹏c)(

6、019)。修改稿收到日期：2014一02一10。第一作者孔德松(1989一)，男，现为西南交通大学测试计量技术及仪器专业在读硕士研究生；主要从事自动控制及信号处理方面的研究。1总体设计设计要求：抛射机器人需要在距离为5m的位置向高度为3．5m、直径为0．5m的圆形抛射平台进行物体抛射，抛射平台立柱直径为0．1m，机器人释放物体的高度为0．5m。理想抛射目标位置为到达抛射平台的圆心。抛射方式采用弹射方式，即在抛射手臂上安装弹簧，在位置校准完成后，控制气阀进行物体释放。在经过精密计算和多次重复性试验后，得到在距离为5m的位置上，以

7、10rn／s的初速度和71。抛射角抛射时．物体能够精确到达抛射点，并具有较好的接触角度，不会发生侧滑等情况。为了能够使机器人更协调有效地进行角度和距离调整．底盘采用四个全向轮设计。相邻两个全向轮的夹角为90。，通过四个全向轮转动方向和差速的配合，可以进行顺时针和逆时针的原地旋转以及任意方向直线运动口J。1．1系统工作原理抛射机器人系统以倍福嵌入式PC(cxl030)为控制核心，由激光扫描仪(劳易测ROD4)、倍福模拟量输出模块(EL4004)和直流电机构成。激光扫描仪通过串口与嵌入式PC进行通信，能够高速实时上传扫描数据，经过

8、嵌入式Pc的分析和运算．控制EM004模块输出O～10V电压，通过桥式54Pl的CEsSAUToMArrIoN玳STRIJMENTATIONVoL35N仉9S印tember2014基于模糊控制的抛射机器人位置校准研究孔德松。等驱动电路驱动直流电机的配合运行，达到控制机器人运动