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模块化运动链及移动机器人的研究

作　者: 刘磊
导　师: 查建中；姚燕安
学　校: 北京交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 模块化机器人运动链对接运动规划
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 68次
引　用: 1次
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内容摘要

模块化设计思想由于诸多的优点被应用到了社会生活的方方面面。平面闭链机构自由度少,刚性大,也在机械行业中被广泛运用。本文研究对象为运动链及基于运动链的移动机器人,结合模块化设计、机构学、机器人学的思想力求在运动链运动方式及运动链重组上有所创新。首先,通过对四杆机构的理论研究,提出了运动链滚动的一般条件。通过运动链型综合,得出可滚动的运动链,并通过计算机仿真软件实现滚动仿真并验证。其次,利用模块化的思想,引入层设计的理论,设计运动链杆件结构完成运动链的拼接,并设计制造实现滚动所需要的动力模块。根据动力模块的驱动方式设计了多路舵机控制板,并定义了舵机控制库函数。再次,利用已设计好的模块,制作平面瓦特链滚动机构,验证了理论的正确性。并实现了由主动模块拼接而成的六杆机构的滚动及越障实验。最后,将平面闭链向平面开链扩展,得出多种运动形式：(1)足式运动；(2)波形运动,包括竖直平面内的行波运动及水平面内的蜿蜒运动。这大大丰富了模块的应用范围。实验结果表明,以上提出的模块化运动链具有较高的通用性,组建的滚动机器人控制简单,成本较低,为进一步的研究打下了基础。本文将为更复杂的运动链模块化设计提供理论基础。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-21
  1.1 模块化思想的介绍  11-13
  1.2 模块化机器人介绍  13-19
    1.2.1 M-TRAN  15-16
    1.2.2 PolyBot  16-17
    1.2.3 Telecube  17-19
  1.3 课题的研究意义  19
  1.4 本文所做工作和内容安排  19-21
2 平面运动链的分析  21-35
  2.1 平面运动链滚动规律的探究  21-22
  2.2 连杆组合的推导  22-24
  2.3 常用基本链型  24-28
  2.4 运动链仿真  28-34
    2.4.1 ADAMS仿真软件  28-29
    2.4.2 仿真模型的建立  29-34
  2.5 小结  34-35
3 模块化移动机器人设计  35-53
  3.1 平面运动链模块化设计  35-36
  3.2 模块化平面运动链杆件设计  36-41
  3.3 模块化平面移动机器人设计  41-48
    3.3.1 主动模块设计  41-45
    3.3.2 连接面的设计  45-46
    3.3.3 节点模块设计  46-48
  3.4 模块化平面移动机器人  48-52
    3.4.1 稳定性分析  48-50
    3.4.2 模块化平面移动机器人模型  50-52
  3.5 小结  52-53
4 模块化移动机器人控制系统的设计  53-63
  4.1 模块化机器人控制系统简介  53
  4.2 舵机介绍  53-55
  4.3 舵机控制板  55-62
    4.3.1 AT89C51硬件电路板介绍  55-58
    4.3.2 Arduino舵机控制板  58-62
  4.4 小结  62-63
5 模块化移动机器人的重组及运动试验  63-79
  5.1 平面闭链移动机器人样机制作与实验  63-67
    5.1.1 闭式运动链样机制作  63-64
    5.1.2 六杆滚动  64-67
  5.2 平面开链机器人  67-76
    5.2.1 足式运动  67-68
    5.2.2 波形运动  68-76
  5.3 小结  76-79
6 总结与展望  79-83
  6.1 全文总结  79
  6.2 研究展望  79-83
参考文献  83-85
附录A  85-87
作者简历  87-91
学位论文数据集  91

模块化运动链及移动机器人的研究

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