球形機器人具有輪式機器人的機動性能和承載能力,并且綜合了腿式機器人適應(yīng)不同地形環(huán)境的優(yōu)點,同時具有體積小巧、輕便靈活等特點,是一種可以全方位自由行走的滾動機器人機構(gòu)。本文設(shè)計出一種由全向輪和內(nèi)、外球殼組成的摩擦式內(nèi)驅(qū)動球形機器人機構(gòu),論文以摩擦式內(nèi)驅(qū)動球形機器人為研究對象,圍繞著動力學(xué)建模和軌跡控制這兩個方面展開,主要完成工作如下:(1)設(shè)計出一種由三個全向輪和內(nèi)、外球殼組成的新型球形機器人機構(gòu),該機構(gòu)利用全向輪和牛眼輪等結(jié)構(gòu)部件設(shè)計支撐驅(qū)動裝置,并將其對稱封裝在球殼內(nèi)部;全向輪的中心位于自球心引出的三條正交的軸線上,全向輪的軸線相交于一點,這一點位于球心的正上方。(2)根據(jù)摩擦式內(nèi)驅(qū)動球形機器人的結(jié)構(gòu)特點,對球形機器人進行了運動學(xué)與動力學(xué)分析,并基于查浦雷金方程建立了球形機器人的兩個版本的動力學(xué)模型,其中,第一版本的動力學(xué)模型方便對內(nèi)、外球殼的姿態(tài)進行控制,第二版本的動力學(xué)模型方便對球形機器人進行軌跡控制研究,并通過數(shù)值仿真驗證了兩個版本模型推導(dǎo)過程的正確性。(3)基于系統(tǒng)的非完整約束分析;采用物理樣機試驗對建立的全向輪與球殼之間的非完整約束關(guān)系進行試驗驗證,結(jié)果表明,無論是在電機驅(qū)...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1摩擦式內(nèi)驅(qū)動球形機器人樣機設(shè)計來源

圖1-1摩擦式內(nèi)驅(qū)動球形機器人樣機設(shè)計來源§1.2課題研究現(xiàn)狀作為一種新型移動機器人，已經(jīng)成為了機器人領(lǐng)域者和科研人員的廣泛關(guān)注。目前對球形機器人的研方法以及運動控制策略等幾個方面。形機器人研究現(xiàn)狀爾辛基科技大學(xué)的Halme等人研制出第一臺真正1-2所示，其內(nèi)部的驅(qū)動....

圖1-2Halme等研制的第一臺球形機器人1997年，意大利比薩大學(xué)的Bicchi等學(xué)者[4]

圖1-1摩擦式內(nèi)驅(qū)動球形機器人樣機設(shè)計來源§1.2課題研究現(xiàn)狀器人作為一種新型移動機器人，已經(jīng)成為了機器人領(lǐng)域的研究熱外學(xué)者和科研人員的廣泛關(guān)注。目前對球形機器人的研究主要涉建模方法以及運動控制策略等幾個方面。外球形機器人研究現(xiàn)狀，赫爾辛基科技大學(xué)的Halme等人研制出....

圖1-3Bicchi等研制的球形機器人

赫爾辛基科技大學(xué)的Halme等人研制出第一臺真正意義上的，如圖1-2所示，其內(nèi)部的驅(qū)動裝置主要由分別安裝在主軸兩側(cè)的成，通過彈簧壓緊裝置保證主動輪與被動輪始終與球殼內(nèi)壁接觸。以實現(xiàn)機器人的向前滾動以及左右轉(zhuǎn)向運動。圖1-2Halme等研制的第一臺球形機器人年，意大....

圖1-4“August”球形機器人葡萄牙科英布拉大學(xué)的JAlves和JDias于2002年研制了一種四輪小車驅(qū)動的

圖1-4“August”球形機器人大學(xué)的JAlves和JDias于2002年研制了一種1-5所示。每個車輪分別由一個電機控制，通過的平衡，進而實現(xiàn)球形機器人的運動。2003年制出用于火星探測的概念行球形機器人[8]，該球，如圖1-6所示。研制的球形機器....

本文編號：3933933