论文题目: 全向移动平台的设计与控制
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 海丹
导师: 郑志强
关键词: 移动机器人,全向轮,全向运动,中型组,机器人机构设计,全向机器人控制
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文以RoboCup中型组机器人足球赛为应用背景,设计并实现了一种具有全向移动功能的运动平台,并在此基础上对全向移动平台的控制算法以及性能进行了详细的描述。本论文设计并实现了一种较为实用化的全向轮;解决了四轮在平面内驱动存在的四点不能同时着地问题;为全向移动平台设计并实现了多套行之有效的减振装置;为全向移动平台的全向视觉系统设计了一套安装调节装置;将各个功能模块合理整合成为一套性能稳定的全向运动系统;系统地分析了全向运动平台的运动性能;得出了平台的运动学及动力学模型描述;介绍了全向移动平台的基本控制方法。实践证明,该平台具有非常优秀的运动性能。在中型组机器人的成功应用,使足球机器人具备了在复杂的动态环境中自如、准确的到达目标位置的能力。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 本文研究的主要内容及构成
第二章 全向运动及全向轮的设计
2.1 地面移动机器人运动方式
2.1.1. 差动运动方式
2.1.2. 全向运动方式
2.1.3. 选择全向运动方式的原因
2.2 全向轮介绍
2.2.1 单个全向轮
2.2.2 组合全向轮
2.2.3 各种全向轮的优缺点分析
2.3 NuBot全向轮的设计
2.3.1. 设计要求
2.3.2. 结构介绍
2.3.4. 全向轮的强度分析
2.3.5.Nu uBot全向轮的效果或特点
2.3.6. 附图及具体实施方式
2.4 小结
第三章 全向移动平台的结构设计
3.1 全向移动平台的组成
3.2 驱动轮系的设计
3.2.1 设计要求
3.2.2 轮系的设计介绍
3.2.3 设计使用时遇到的问题
3.3 底盘的设计
3.3.1 设计要求
3.3.2 底盘的设计介绍
3.4 减振系统的设计
3.4.1 设计要求
3.4.2 设计思路
3.4.3 减振方法、减振部件的选择、实验和开发
3.4.4 具体实施方式
3.5 全向视觉系统的设计
3.5.1 设计要求
3.5.2 设计思路
3.5.3 具体实现
3.6 系统结构的设计
3.6.1 设计要求
3.6.2 具体实施
3.7 结论与实物
3.8 小结
第四章 全向运动控制
4.1 全向轮的组合
4.1.1 两个全向轮组合使用的情况
4.1.2 三个全向轮的使用情况
4.1.3 四轮及多轮的使用情况
4.2 全向轮布局与系统性能
4.2.1 单个轮子对系统的作用
4.2.2 轮子布局对系统旋转运动的作用
4.2.3 三轮布局的分析
4.2.4 其他布局的三轮结构
4.2.5 多轮的系统
4.3 目前方案的运动、动力学分析
4.3.1 运动学分析
4.3.2. 动力学分析
4.3.3 轮系的运动性能
4.4 总体控制方案的选择
4.4.1 全向移动机器人的主要控制任务
4.4.2 全向移动平台的控制方案
4.5 全向移动平台的控制系统设计
4.5.1 直流电机的速度控制
4.5.2 全向移动平台的控制特性
4.5.3 基于输入变换解耦的控制器设计
4.5.3 轨迹跟踪控制
4.6 实验结果及分析
4.6.1 电机的控制的具体实施方式
4.6.2 姿态稳定控制器的实验结果
4.6.3 轨迹跟踪控制器的实验结果
4.6.4 实际验证及实验结果
4.7 展望
4.7.1 问题的产生――全向轮运动失效的现象
4.7.2 全向运动控制系统的设计改进
4.7.3 电机协调驱动的设想
4.8 小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
发布时间: 2006-09-14
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