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履带式移动机器人系统设计及运动控制技术研究

作　者: 陈宗尧
导　师: 颜国正；王志武
学　校: 上海交通大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 关节履带式机器人无线通讯系统运动学模型越障轨迹规划最优化方法
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在一些复杂环境下实施检测、喷涂、焊接等维护检修任务,采用履带式移动机器人携带设备,代替人工实施作业是一种经济且有效的方法。在实际应用中,复杂性工作环境要求机器人具备良好的运动性能和可靠性。为此,本文工作致力于研制出一套可靠性好,环境适应性强的移动机器人系统平台。为了提升其越障、跨壕性能,机器人本体采用关节履带式结构。紧凑的结构设计使之能够在一些相对狭小的环境下实施作业。同时为了保证机器人本体能够稳定正常的工作,对机械系统关键部位进行了可靠性分析,进一步优化和完善了机械系统的设计。其次,履带式机器人控制系统中采用无线通讯方式实现移动机器人与上位机控制中心信息交互。根据模块化设计思想,以dsPIC33FJ12MC202单片机芯片为核心设计机载控制器,实现了对移动机器人运动位置,速度的精确控制。同时在上位机设计了专用的控制软件实现人机信息交互。在机器人运动性能分析过程中,主要针对关节履带式机构越障运动进行探讨,建立了机器人的越障运动学模型。在分析了针对机器人攀登台阶型障碍物的运动过程基础上,实现对其过程参数的轨迹规划。采用最优化方法得到越障运动学模型中非线性问题的最优解,进而优化了轨迹参数。最后通过MATLAB仿真及现场实验验证了越障运动轨迹规划的可行性。

履带式移动机器人系统设计及运动控制技术研究

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