针对钢结构壁面的仿尺蠖微小机器人控制系统研究

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为了在钢结构缺陷检测中替代人工进行高空检测作业,降低工作量和安全风险并提高检测精度,引入适于钢结构壁面检测的仿尺蠖微小机器人平台,对其控制系统进行研究与设计。鉴于作业工况相对复杂,为了更好地解决机器人运动过程中的障碍跨越、不同壁面之间过渡行走等问题,采用自动与手动模式结合的控制方式。通过人的参与使控制问题得以简化,机器人可跨越到新的检测环境,拓宽了机器人的适用范围。  为适于进行高空壁面行走及作业,在相应的结构基础上对仿尺蠖机器人硬件组成模块进行设计与搭建,以及控制功能的实现程序的编写,确保设计的机器人平台所需功能的实现。通过对编写的上位机界面及其数据传输进行测试,和基于MATLAB的模糊系统测试,验证了所设计机器人控制系统的可行性。  在自动模式下,利用行进足能够绕其所在轴线转动一定角度并回转的特点,减省用于自动避障和自动避崖行走的传感器数量。为实现自动避障的功能,引入了模糊控制算法,可综合分析在行进足前探测得到的前方障碍物距离和左右两侧障碍物所在方位角信息,由此得出转弯舵机需要转动的角度。行进足底的探测信息可用于边界识别,实现机器人的避崖行走。  在手动模式下通过引入蓝牙串口,实现了上位机与单片机之间的无线通讯。通过鼠标对编写的上位机控制界面进行操作,实现控制数据的传输,完成手动模式下的特定动作。  本文对手、自动模式结合实现机器人在钢结构壁面的行走控制等问题展开了研究,对适用于特定场合的机器人控制系统进行了有意义的探究,具有较高的实践应用价值。
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