履带式移动机器人统一动力学建模及控制.pdf

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1、2010年第6期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2010)06—0025—04履带式移动机器人统一动力学建模及控制康静，葛为民，宋振清(天津理工大学机械电子工程，天津300384)摘要：通常人们采用分别对车体和机械手进行建模、控制的方法对机器人进行控制，文章突破了这种模式，以履带式移动机器人为研究对象，首先采用拉格朗日方法对移动机器人整体进行动力学建模，然后加入滑模控制方法并使用MATLAB进行仿真，仿真结果有效的验证了其建模的准确性和控制的稳定性。关键词：履带式移动机器人；统一动力学；滑模控制中图分类号：0436．1文献标识码：AUnified

2、DynamicModelingandControloftheTrackedRobotKANGJing，GEWei—rain，SONGZhen—qing(SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China)Abstract：Themethodswhicharetakenfortherobotbodyandmanipulatormodelingandcontrollingrespec-tivelyareusuallyusednowadays．Inthisp

3、aper，trackedrobotastheresearchobject，abreakthroughmethodisadopted．Firstofall，theLagrangemethodsareusedtoestablishtheunifieddynamicmodeloftherobot；sec-ondlytheslidingmodecontrolisaddedtothemodel；finallyMATLABisusedtosimulatetheeffectiveverifi-cationoftheaccuracyofthemodelingandthest

4、abilityofthecontro1．Keywords：trackedrobot；unifieddynamic；slidingmodecontrol本文中研究对象的机械结构如下：0引言从世界上第一台机器人诞生以来，机器人技术得到了迅速的发展，同时也引起了更多人的关注，在理论技术上不断的推陈出新。最初，人们把机械臂的研究作为重点，然而基座的固定使机械臂的工作空问严重受阻，因此，移动车的研究有效的解决了这种问题。众多学者在机器人研究中一般采用机械臂和移动车。分别研究的方法，于是，将机械臂和移动车作为整体进行研究成为了一种新的思路。1．手郡2．手邵撮像头3．双日

5、摄像头4．屑邵摄像头5．小臂邵分在控制上，滑模变结构控制在本质上就是一类非6．大臂部分7．肩部关节8．工控机9．小车车体线性控制，他的控制策略与其他控制的不同之处在于图1移动机器人系统的“结构”并不固定，而是可以在动态过程中，根据机器人系统主要由移动本体和六自由度的手臂组成，移动本体为履带式移动机器人系统，履带机构是机系统当前的状态有目的的不断变化，迫使系统按照预定的“滑动模态”的状态轨迹运动，这种滑动模态的可器人行走的本体机构，包含左右两个履带机构，各包含设计性与对象参数及扰动无关，使滑模变结构控制具一个主动轮，一个从动轮，24个小轮。左右履带机构分有快速

6、响应，对参数变化不灵敏和物理实现简单等优别由左右电机驱动。六自由度手臂机器人为灵巧机械手。点，因此，在机器人运动控制中得到了广泛的应用。基于以上理论，本文将履带车和机械臂作为一个1履带式移动机器人的统一动力学建模系统，进行建模并加以控制，实现履带车和机械臂的协首先根据D—H表示法，给移动平台上的六自由调运动度串联机械手建立杆件坐标系，图2是机械手坐标系收稿日期：2009—11—19作者简介：康静(1984一)，女，天津人，天津理工大学硕士研究生，主要从事机器人建模和控制算法研究，(E—mail)superkj0224@163．corn。-25··设计与研究·

7、组合机床与自动化加工技术的简化图。元4=p+l2×cos(0l+0p)Xsin(02)+l3Xcos(0l+0P)Xsin(02+03)十0．5Xl4×COS(0I+0)Xsin(02+03+04)+×sin(0l+0)=+l2×sin(0l+0p)×sin(02)+l3×sin(01+0P)Xsin(02+03)+0．5×14×sin(0l+0)×sin(02+03+04)+×COS(0I+0)j4=+ll+12×COS(02)+13XCOS(02+03)+0．5×l4Xcos(02+03+04)5=+l2Xcos(0l+0P)Xsin(02)+l3×co

8、s(0l+0p)Xpsin(02+03)+(0．5X