六杆球形张拉机器人路径规划研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinchuanhedian
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机器人对人类在地外星球的探索任务具有重要意义,而往往需要着落缓冲装置携带此类机器人到达目标星球,而球形张拉整体机器人既具有着陆缓冲的功能,同时也具有良好的星球探索机器人的功能。此类型机器人仍处于新兴阶段,路径规划方面仍有待研究。本文基于杆驱动的六杆球形张拉整体机器人,主要研究其路径规划方面问题,探究如何使机器人在无障碍情况下运动到平面内的目标点。本文从球形张拉整体结构的数学建模与步态分析出发,为机器人的路径控制运动提供基础。本文确定了结构节点编号方式,并将结构进行了展开,分析机器人结构参数之间的关系。对机器人开放三角形与封闭三角形两种着地态进行了介绍,并通过坐标变换得到了初始建模转换为两种着地态的方法。对机器人翻滚运动的精度进行了分析,确定了杆构件组合与相应伸缩长度关系,最终确定机器人上一步态到下一步态的翻滚运动方案。在确定翻滚运动方案后,对球形张拉整体机器人进行了路径规划研究,定义了该类型机器人到达目标点的形式。介绍了路径规划中的固定路径含义,以及进行了固定路径等价距离的证明。以固定路径为基础,绘制了路径规划方案参考图,并给出了参考图中路径命名规则。之后对机器人以两种着地态到达单目标点进行了路径规划研究,确定了目标点在路径参考图内与外选择路径的方法,解决了理论上不可到达区域、边界三角形、重复路径等问题,编写了给定目标点自动生成路径图的Matlab界面。讨论了机器人路径规划方案中路径三角形与结构展开三角形的对应关系,编写了基于路径规划方案的用于远程控制机器人的Android控制应用。该应用基于蓝牙通信,具有三种功能,分别为直线电机独立控制功能、固定路径模式运动控制功能以及规划路径运动控制功能。通过给定相同目标点,对比路径规划图,验证了机器人样机可以按规定路径运动到目标点,分析了机器人按规定路径中产生运动误差的原因,并提出了改善方法。
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