崎岖地面上移动机器人力分布研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:renbaoshouxian
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近30年,研究崎岖地面上的移动机器人技术已经成为新的焦点。本课题是在国家自然科学基金项目“轮式机器人在崎岖地面的低能耗通过性控制的方法研究”的支持下,主要致力于研究适应崎岖地面的机器人力分布理论与实用技术。第一,参考国内外移动机器人控制的研究现状和发展趋势,在速度极低的情况下,提出一种基于二次规划算法的崎岖地面上轮式机器人三维力分布的方法。在崎岖地面上对移动机器人进行准静态力分析,考虑机器人地面最大允许剪切力和接地角,利用二次规划算法获得机器人空间力分布。该算法具有避免车轮产生过多的滑移的特点。并且用Matlab软件,在典型三维地面环境下进行仿真研究。第二,针对机器人轮地作用的非线性、机器人牵引力与能量消耗之间的多种制约因素,运用多目标优化的方法,以机器人的牵引力与消耗能量作为两个目标函数来进行优化。在相同的典型地面环境下,对机器人进行仿真分析,针对前述二次型优化所得结果与本次仿真结果进行比较。第三,为了判断移动机器人在运动过程中的运动稳定性,运用动态能量稳定性的判定理论,基于机器人数学几何模型,给出机器人在崎岖地面上运动稳定性判据。为今后的运动状态控制做理论铺垫。第四,针对差分机构链接的三厢铰接式机器人的纵向崎岖地面上的适应能力,以移动机器人静态稳定性理论为基础,给出不同情况下纵向关联稳定性的分析结果。第五,以研究的实验样机为对象,对其牵引力优化方法进行实验对比分析,同时,运用动态能量稳定性理论对各种实验的运动稳定性进行判定分析。主要在平地(平地硬地、单轮顺序越障、双轮顺序越障)、对称曲面、非对称曲面以及沙地(沙地平地、沙地越障、沙地随机)上进行九次实验测试,用以验证上述理论的可行性。
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