针对履带式移动平台的运动控制系统设计

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:wangxiding138
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全球制造业面临新一轮改革升级,我国机器人的研究重心也随之从固定机械臂一类的工业机器人转为面向不同领域的移动机器人。履带式移动机器人的环境适应性好,应用领域广泛,吸引了广大研究者的目光。本文以履带式移动平台为研究对象,致力于研制一套基于PLC的运动控制系统。本文的研制目的在于提供多种操作方法实现机器人的基本运动控制,使机器人具有操作灵活、运动可靠的特点,为进一步提升履带式移动机器人的稳定性和自主性奠定基础。基于以上研制目标,本文开展的主要研究工作及成果如下:1)针对选定的履带式移动平台分别从运动学和动力学上进行分析,并根据运动指标对驱动电机进行选型及参数核算。从运动学方面,将履带式机器人模型简化为轮式机器人模型,对双电机控制及个体机器人运动之间的关系进行了建模,并根据运动轨迹分别对模型进行了分析。为了进一步研究履带式机器人在实地运动时的受力情况及转向滑移问题,根据牛顿欧拉方程建立了动力学模型,明确了电机驱动能力与机器人运动间的关系,由此引出了电机的选型,并根据电机参数估算了机器人的运动性能。2)设计搭建了履带式机器人的运动控制硬件系统。从研制目标出发,首先设计了运动控制系统框架,然后按照框架中各模块的功能进行了硬件选型、接线设计等工作,最后将各模块整合一体,对关键功能模块进行了测试及分析,实现了系统的基本功能,完成了机器人底层硬件系统的构建。3)围绕不同的操作需求设计了三种控制方法,包括采用上位机模拟遥控杆的有线控制法、采用上位机发送报文的有线控制法和采用实物遥控杆的无线控制法。本文以上位机模拟遥控杆的控制方法为主要研究对象,对遥控杆进行了运动控制建模及模型边界分析,设计了上位机控制窗口,完成了编程调试工作。对于另外两种控制法,则重点进行了自由口通信协议的设计与调试。
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