一、一种小型移动机器人的控制系统研究(论文文献综述)
张龙[1](2021)在《摆杆轮式越障机器人设计与实现》文中研究表明轮式移动机器人被广泛运用于代替人类进行危险环境检测、搜索救援以及信息收集等工作,比如复杂且空间狭小的灾后现场、特殊管道、地下沟渠等。针对轮式移动机器人在空间较为狭小的非规整地形中移动困难,且在狭小的环境中受到机器人体积、重量、结构、负载和机动性等约束,本文提出一种具有较高的移动效率、较强的自主越障能力以及良好地形适应能力的摆杆轮式越障机器人。机器人利用左右同相的轮式移动方式,结合摆杆实现自主越障,通过动态尾翼实现转弯,主要工作内容如下:首先,本文从结构设计方面出发,为满足行走、转弯、越障和狭窄空间运动需求,设计了摆杆轮式越障机器人的机械结构,其驱动行走机构主要由两个同相的主动轮、连接在主动轮边缘的“U”型摆杆以及动态尾翼组成。“U”型摆杆两端物理连接在驱动轮上,“U”型摆杆尾部在机器人本体内部的滑槽内进行水平滑动。并用Solid Works软件设计出摆杆轮式越障机器人的三维模型。其次,本文对机器人在规整和非规整地形环境的运动进行了深入研究,建立了运动学模型和动力学模型,这部分主要内容为利用运动学公式推导出二维平面坐标系中机器人的位置变化,通过动力学方程得出机器人的位姿之间的力学关系。其次,对摆杆轮式越障机器人运动过程和稳定性进行分析,这部分主要分析了机器人在平坦地面行走时的运动原理、动态尾翼转弯越障形式、摆杆越障时的运动轨迹以及尾翼的辅助越障方式。从摆杆轮式机器人极限越障高度和爬坡能力方面阐述了机器人的静态稳定性。然后,对机器人的控制系统的总体设计进行了详细分析,建立以单片机为下位机的控制核心。采用第一人称视角的人机交互模式,上位机功能主要为实时图像等数据显示,下位机采用C语言完成控制程序的功能开发。基于WIFI模块实现下位机与上位机的数据传输,使用遥控作为运动控制的全闭环机器人控制系统。最后对机器人软硬件进行了详细分析,介绍了主要零部件选择。最后,对机器人的性能进行测试实验,对机器人可以通过的最大障碍物、沟渠、爬坡进行测试,实验得出机器人最大越障高度为驱动轮半径的2.4倍,得出尾翼轮脱困的能力为尾翼轮半径的1.4倍,可以稳定爬上坡度为35度的斜坡,可以跨越最大沟渠宽度为行动轮半径的3倍。综上所述,实验结果得出机器人能够达到预期的功能和目标,与现有的国内外轮式机器人相比,本研究提出的摆杆轮式移动机器人在非结构化的狭小空间中,更具有高效移动、自主越障以及地形适应能力,其小型狭长的结构特征可广泛应用于地下沟渠检测、地下电缆巡检以及矿井等狭小环境中。摆杆轮式越障机器人的下一步发展如下:将进一步研究如何将摆杆和尾翼联动,以设计出一种在转弯和越障等多方面有着最优化的移动单元。
张钊[2](2021)在《小型电机定子多线并行缠绕装置控制仿真研究》文中研究指明小型电机作为设备的动力源被广泛应用于工农业、家用电器及国防军工等领域,现有小型电机定子的人工和单线缠绕技术已无法满足市场对电机的技术需求,且缠线质量和效率无法保证。为解决上述问题,本文对多线并行缠绕装置结构进行设计分析,并设计其控制算法及ROS仿真方案,最后基于ROS平台进行控制仿真研究。多线并行缠绕装置的结构设计及分析。根据缠绕装置技术要求对多线并行绕线原理进行研究,提出缠绕装置结构设计方案;基于此方案设计多线并行缠绕装置整体结构,分析缠线块上漆包线受力情况,设计优化缠线块棱边圆角半径范围,并对缠绕装置运动工作原理进行分析;最后进行缠绕装置正逆运动学分析,求解缠绕装置末端相对于基坐标的位姿及各关节变量和连杆参数的值,为后续控制算法及仿真方案设计提供理论依据。多线并行缠绕装置控制算法及ROS仿真方案设计。基于对常规PID控制算法原理分析,提出控制效果更优的自适应调节PID算法,通过分析自适应调节算法用于控制绕线电机时所产生的误差变化趋势,判断要减小误差施加的控制作用强弱及输出;然后建立缠绕装置绕线控制的电机系统模型并求解其传递函数,对常规和自适应调节PID控制算法进行仿真验证其控制效果;最后设计缠绕装置基于ROS系统控制仿真方案及任务时序,为后续控制仿真工作提供保障。基于ROS平台对小型电机定子缠绕装置进行控制仿真研究。首先建立缠绕装置Urdf模型,配置关节连杆参数特性及Rviz可视化平台;在Rviz中对缠绕装置绕线进行模拟运动,并分析其各连杆运动位姿,验证缠绕装置Urdf模型及可视化平台配置的正确性;配置缠绕装置Move It!功能包并规划其绕线运动,在此基础上结合Gazebo配置联合仿真控制器,对缠绕装置进行绕线运动的联合控制仿真,分析其是否可以实现对定子的多线并行缠绕功能,验证缠绕装置结构设计的合理性,以及控制仿真方案和任务时序的可行性。通过对小型电机定子多线并行缠绕装置结构设计及其控制问题研究,可为国内小型电机定子多线并行缠线领域提供相应技术支持并具有重要实用价值。
孙烨[3](2020)在《具有壁面过渡功能的爬壁机器人控制系统研究》文中研究指明大型钢结构设备,如起重机、船舶和大型储油罐等,由于长期工作在恶劣的环境中,容易出现表面锈蚀、疲劳裂纹、断裂、变形等现象。这直接影响着整个设备的安全性和可靠性。目前,设备使用期内的安全巡检任务主要依靠人工作业。这种作业方式不仅劳动强度大,而且危险性高,所以考虑用爬壁机器人代替人工进行巡检。大型钢结构设备多高达上百米且外表面结构复杂,因此需要爬壁机器人具有壁面过渡功能且由人工遥控更为稳妥。此外,设备上存在部分面积较大的外表面,在这样的壁面上,爬壁机器人采用自主移动方式就可以解放人工。因此,本文从爬壁机器人远程控制和自主移动这两方面进行了研究,具体研究如下:(1)爬壁机器人远程控制系统的设计。系统采用了以嵌入式微处理器为核心的手持终端和车载控制端的两级分布式控制,通过射频模块传输控制指令,通过Wi-Fi模块传输视频图像,该图像一方面帮助操作人员控制机器人行走,另一方面代替人眼检查设备缺陷。(2)爬壁机器人自主式移动研究。激光雷达将采集的数据传到树莓派,通过Cartographer算法对爬壁机器人的工作壁面构建地图。根据建图结果,树莓派向机器人上的底盘控制器发出通讯信号来控制机器人运动、避障。在爬壁机器人壁面过渡能力和远程控制系统的研究中,进行了一系列试验,结果表明:机器人可以完成内直角壁面间和外直角壁面间的过渡,指令传输距离在100m左右,且指令传输正确,车载控制器可稳定的接收来自手持终端的指令;视频传输距离在80m左右,延时时间在0.2s~0.44s之间,视频清晰,基本满足实际操作的需要。在爬壁机器人自主式移动方案的研究中,为了验证Cartographer算法在爬壁机器人上应用的可行性,设计实验场景进行建图,结果显示:物体间的距离越大,Cartographer算法建图准确率相对越高,其建图的相对误差在0.222%~2.833%之间。此外,对机器人的自主避障进行仿真试验,结果表明:基本可以满足爬壁机器人在大型钢结构面积较大的外表面上的自主式巡检任务。
杨冰[4](2020)在《基于航迹推算的小型履带机器人姿态修正系统设计与试验》文中研究指明机器人在野外田间的工作环境远恶劣于城市环境,主要体现在野外环境下,道路复杂多变、崎岖起伏,信号强度较弱。因此,在该环境下,加大了履带式机器人自走的难度。针对在崎岖山地环境下自走式履带机器人易丢失GNSS信号、姿态波动大、跟踪精度低等问题,本文在分析比较现有研究的基础上,对三维崎岖路面履带机器人控制方法进行了研究。设计了一种基于降维变系数的三维滑模控制(SMC)控制策略并搭载航迹推算导航系统,同时,对其进行了理论推导、仿真与试验,并且该控算法不仅能够在崎岖三维状态下能够完成预定工作,同时也能够提高二维平整路面环境下的跟踪精度。完成的相关工作与结论如下:(1)在查阅国内外研究现状的基础上,总结并分析了现有导航控制已经完成的主要工作与不足之处,针对现有的研究成果,搭建整机试验平台,采用stm32f407作为微控制单元,并完成了电机驱动器等部件的选择;(2)分析机器人在二维平整路面与三维崎岖路面的运动学模型,建立了降维运动学几何模型与误差方程;(3)搭建航迹推算(DR)导航系统与基于降维变系数的滑模控制姿态控制系统,并进行了平整路面与崎岖路面的路径跟踪仿真。仿真结果表明,平整路面仿真中行驶方向误差逐渐减少并趋近于0,侧向位置偏差在±20cm内波动,并在1s内完成姿态调整;崎岖路面仿真中三轴位置误差均控制在±10cm范围内,同样可在1s内完成姿态调整。(4)在平整路面与崎岖路面上进行导航跟踪试验,机器人跟踪稳定后的横向偏差分别在-2.9~8.8cm与-14.3~21.5cm内波动,姿态误差分别控制在±5°与±2°内,满足实际导航与跟踪需求。通过建立一种基于航迹推算的姿态调整系统,以达到控制履带机器人在平整路面与非平整崎岖路面完成路径跟踪与姿态调整的目的。
高越[5](2020)在《小型可重组多足机器人设计与研究》文中认为目前,智能多功能机器人已经在人类生活中得到广泛的应用,尤其在部分高危险的环境下,智能机器人已经取代人类从事相关工作。而在工程领域,足式机器人得到广泛的应用,且从足式机器人问世以来,其功能越来越完备。本文基于传统的多足机器人结构,提出设计一种模块化、可自主变形、可自主重组的多足机器人移动平台,设计并搭建虚拟样机,并对该样机进行联合仿真分析,验证该机器人结构的可行性和功能实现的优越性。本文的主要工作如下:(1)提出一种小型可变形、可重组的多足机器人的机械设计方案,分析多足机器人在重组前后其运动肢体的运动方式,并通过改进德纳维特-哈滕贝格(Denavit-Hartenberg,D-H)参数法分析其运动学模型。(2)针对重组机器人在避障时灵活性差的问题,本文提出基于腰关节的新型转弯步态,使机器人运动时的稳定性更高。此外,针对多足机器人自由度冗余的问题,多足机器人可以变腿为臂,提高机器人自由度的利用率。(3)针对所设计的多足机器人移动平台的控制问题,使用基于改进Hopf振荡器的中枢模式发生器(Central Pattern Generators,CPG)控制算法,以实现多足机器人单体和重组体的基本运动。(4)针对可重组多足机器人移动平台的可行性分析与建模,使用三维建模软件Solid Works搭建多足机器人的虚拟样机,并在Simulink和Adams联合仿真环境中对该样机进行一系列的仿真分析实验,通过仿真实现机器人的自变形和自重组运动,以及多种不同的运动步态,验证本文所设计的多足机器人系统的机械结构的优越性、控制方案的可行性以及运动步态的合理性。本文有图112幅,表5个,参考文献76篇。
张丰丰[6](2020)在《一种乘用车辆底盘勘察机器人系统研制》文中研究指明车辆底盘勘察取证作为道路交通事故调查与处理的重要内容,有助于还原事故事实、认定事故责任。为解决现有车底勘察设备通用性差、操作难度大和易遗漏等问题,提出一种能够适应不同车型、具有自主运行能力的便携式车底勘察机器人系统并展开相关研究。针对作业环境特点,给出一种勘察机器人本体设计方案,防护等级可达IP64,主要包括车体、移动机构和2自由度云台。针对事故现场环境和人机交互特点,提出一种基于人机交互的勘察机器人控制系统。为实现机器人对车辆底盘进行自主运行,基于机器人运动坐标和红外传感器阵列遮挡面积信息,提出一种实现对不同型号车体边缘的准确辨识方法。为克服航姿参考模块在铁制车体下漂移严重问题,根据红外传感器间位置信息,给出一种基于传感器触发时序的机器人相对车辆姿态的3步式校准方法。利用红外传感器和超声波测距传感器的信息结合实现机器人对环境信息的感知,借鉴模糊控制思想实现机器人的自主避障运行。基于.NET平台和Windows Socket网络编程技术设计一款界面简洁、操作简单的上位机控制软件,实现了机器人运动控制、云台姿态调整和被测车辆底盘图像的实时显示采集及存储等功能。为验证车底勘察机器人系统的可行性与稳定性,对机器人系统进行试验测试,试验表明该机器人系统能够实现自主运行,满足事故车辆车底勘察的工作需求,且操控灵活便捷、携带方便,能有效提高车辆勘察取证的准确性和工作效率。目前正处于交警部门试用阶段。
卢鹏辉[7](2020)在《一种小型无倾翻失效压电爬行机器人系统的研究》文中提出压电机器人具有体积小、响应快、抗电磁干扰等特点,可以运用在复杂环境中的快速定位、检测、侦查、搜索等场合。目前,国内外学者们主要关注压电机器人本身的运动性能,而其可靠性研究不足,当压电机器人在执行任务时遇到外界环境改变导致倾翻后不具有持续工作能力,例如滚落台阶或受到撞击而翻滚后,将可能出现由于驱动足脱离接触面而失去运动能力的情况。因此,本文提出了一种具有无倾翻失效特点的空间多足结构的设计思路,利用铁蒺藜结构的姿态稳定特性,来保证机器人在倾翻后不会失去运动的能力;通过仿真、实验和LabVIEW控制系统研究了无倾翻失效压电爬行机器人的运动和操控特性。具体研究内容如下:1)设计了一种小型压电爬行机器人的无倾翻失效结构,通过有限元仿真得到了压电作动器的振动模态,建立了运动模型,测试了多姿态下的运动性能,验证了其无倾翻失效的功能。机器人自重仅为12.2 g,在200 V峰峰值电压激励下,速度可达288 mm/s,极限载荷77.6 g,满足设计要求。2)提出了压电爬行机器人的脉冲电信号运动控制方法,设计了基于LabVIEW系统的多姿态下可变信号的调控程序,实现了其平面运动(直线和转弯)的操纵功能,满足控制要求。3)建立了压电爬行机器人的测试系统,采用了主动信号控制的方法,测试了压电爬行机器人的工作特性,验证了其无倾覆失效的功能特性,满足任务要求。
官渐[8](2019)在《轮腿式移动机器人主/被动变形机构设计及研究》文中提出随着社会的发展和科学技术的不断进步,各类机器人逐渐进入到了人们的生活、生产及工作中。以城市救灾、反恐排爆、军事侦察等为应用领域的小型移动机器人需求越来越迫切,而目前小型移动机器人在小型化、运动效率、复杂非结构化环境适应能力等方面存在着难以均衡的矛盾。本文以移动机器人的新型移动机构为切入点,针对当前小型移动机器人在非结构化复杂地形中机动性、通过性及小型化等方面的不足,提出一种采用新型变形轮的适应复杂地形的轮腿式移动机器人方案,通过采用机构学、优化方法、控制学及计算机仿真等理论工具,对这种新型移动机器人的移动机构、移动平台性能、运动学、动力学及稳定运动控制方法的关键问题进行了深入研究。主要研究内容有:1)通过对现有变形轮方案的分析与研究,提出一种基于折展和变胞机构原理的新型主被动结合的变形轮机构设计与优化方法。设计了采用铰链式多四连杆组合机构的单驱动新型变形轮机构,并分析其变形原理。以最小化驱动力矩和最大化变径比为目标,通过力学和几何约束方法优化得到最优的变形轮设计参数。2)根据机器人的适配环境和变形轮结构特点,设计了双轮差速驱动的对称式整机装配及布局方案。通过采用基于微型电磁离合器的运动模式主动切换机构,在不增加额外驱动的情况下,保证了机器人模式切换的稳定性和可靠性。采用运动学方法得到了机器人典型运动下的运动规律和基本特性;根据非完整约束系统特性,推导得到了机器人整机轮式运动状态下的运动学和动力学模型,为整机稳定控制提供了理论基础。3)以变形轮机器人稳定可控为目标,从力学角度运用稳定锥方法推导得到了机器人倾翻角计算公式及临界倾翻条件,结合动力学方法得到了机器人的斜面及越障稳定运动特性;从控制学角度,设计了机器人多模式差速控制策略,并推导得到机器人运动位姿误差表示方法,设计了基于Lyapunov直接法的机器人位姿稳定控制器。4)建立了变形轮机器人系统总体架构和控制方案,设计搭建了变形轮机器人实验样机,利用Matlab仿真证明了控制器的可行性和有效性。完成了机器人运动性能及稳定性测试、运动模式切换实验和越障性能实验。实验证明了机器人极佳的越障性能和高效、稳定的运动能力,融合了轮、腿运动的优势,为相关机器人的设计提供了一种有效的解决途径,同时为其他移动机器人的设计提供有益参考。
丁天华[9](2019)在《面向城市环境的轮腿移动机器人感知与控制技术研究》文中认为移动机器人由于在未知环境下的高适应性能,使其在地理测绘、太空探索、军事反恐和警用侦察等领域有广泛应用。移动机器人可以根据行进机构的拓扑结构分为四种类型:轮式,腿型,履带式和复合型。其中轮腿式机器人被认为是下一代最可靠的移动机器人,它继承了轮式和腿式机器人系统的优点。同时具备轮式机器人高速、高效的运动特性和腿式机器人优秀的越障能力。所以在面向城市的复杂环境中,如狭窄巷道、攀爬楼梯时,轮腿式机器人拥有独特的优势。轮腿机器人系统集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体。本文首先分析了国内外机器人尤其是轮腿式机器人和城市环境机器人的发展现状以及研究趋势,提出了一种面向城市环境的五星型轮腿式机器人。基于面向城市化的应用需求,参数化设计了轮腿式机器人的机械结构,达到了小型化、高机动性和可搭载设备等要求。并完成了机器人通过平地、楼梯等环境的稳定性分析。然后介绍了机器人本体、遥操作控制系统和小型机械臂的硬件电路设计和实时控制操作系统软件设计。系统的硬件设计采用模块化分层级的设计理念,保证了运行的稳定性和可拓展的要求。系统的软件设计采用实时操作系统保证了系统的可靠性。远程控制箱上位机软件和机械面板均考虑了操控者人机交互的良好性。接着基于以上设计的硬件平台,依靠绝对码盘提供的传感信息,实现对其轮腿位置进行调整和控制,优化机器人在平地、上坡时的扭矩输出,提高其运行效率。还采用了虚拟样机和联合仿真等技术,仿真并优化了轮腿式机器人攀爬楼梯时基于机器人姿态位置的运动控制算法。最后,在机器人承担城市环境巡检等功能时,需要提升机器人的局部自主能力,实现SLAM(Simultaneous Localization And Mapping,即时定位与地图构建)等功能。本文采用激光雷达和绝对码盘里程计,在机器人本体搭建了ROS(Robot Operating System)机器人操作系统,实现了对机器人控制、信息采集、实时地图构建、自主定位和导航等功能。
施顺明[10](2019)在《基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统》文中进行了进一步梳理近年来,移动机器人技术飞速发展,具有自主导航功能的移动机器人在巡检、安保、清洁等领域的应用日益广泛。本文将具有自主导航功能的移动机器人应用到导盲助航领域,改善了基于手杖和导盲犬的传统导盲助航方式的不足之处,旨在为视觉障碍群体或者有助航需求的人提供超越常见方式的室内导航服务。本文提出了一种基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统,该为人导航系统由小型移动机器人和多部位振动触觉装置组成。小型移动机器人上安装有运动驱动模块、系统控制模块、感知环境信息的激光雷达,陀螺仪,防跌落传感器,电机编码器和跟踪用户位置的体感传感器Kinect。激光雷达,陀螺仪以及电机编码器将感知的环境信息传达到系统控制模块。系统控制模块使用获取到的环境信息通过Gmapping算法构建环境的二维地图,使用navigation软件包可以规划到目标位置的最优路径,并提供机器人实时的控制速度。使用人机协作导航算法和改进的动态窗口法处理实时控制速度,使用户能自由地选择行走的速度,同时产生传达给运动驱动模块的运动驱动速度。运动驱动模块按照运动驱动速度准确驱动机器人前进。Kinect可以获得用户的骨架信息并传达给系统控制模块,系统控制模块使用相应的算法使其转化为用户的参考位置,实现用户跟踪功能。根据用户与机器人的相对位置信息和振动触觉反馈策略,通过多部位振动触觉装置给用户发送相应的导航振动提示,用户根据感受到的振动提示进行相应的位置调整,从而使得机器人和用户之间保持一定的相对距离和相对角度。最终引导用户安全准确地到达目标位置。为了设计多部位振动触觉装置作为系统的人机接口,通过统计学方法研究了人体各部位的振动触觉感知能力,根据各部位识别振动触觉信号的准确率和反应速度以及测试者对各部位灵敏度和舒适性的主观评价,选取手指和手腕作为振动触觉信号的感知部位。本文在搭建的系统平台中实现了Gmapping算法,构建了实验场所的环境地图。基于构建的环境地图和人机协作导航算法,开展了为人导航系统导航性能的验证实验。使用基于多部位振动触觉反馈的为人导航系统时的平均队形误差均小于0.28m,平均队形误差的均值为0.23m,导航速度为0.13m/s,优于基于运动觉反馈的为人导航系统和基于单部位振动触觉反馈的为人导航系统。评估了系统的用户体验,用户对多部位振动触觉人机接口和整个系统的便携性、有效性和可靠性有较高的评估。最后验证了系统在室内环境具有一定的抗干扰能力。
二、一种小型移动机器人的控制系统研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种小型移动机器人的控制系统研究(论文提纲范文)
(1)摆杆轮式越障机器人设计与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国外轮式机器人研究现状 |
1.3 国内轮式机器人研究现状 |
1.4 研究摆杆轮式越障机器人的目的及意义 |
1.5 轮式越障机器人存在问题与研究目标 |
1.5.1 存在的问题 |
1.5.2 研究目标 |
1.6 本文主要研究内容 |
1.7 论文的组织结构 |
第2章 摆杆轮式机器人结构设计 |
2.1 引言 |
2.2 结构设计整体功能和目标 |
2.3 摆杆轮式机器人的机械结构设计 |
2.3.1 移动单元结构设计 |
2.3.2 左右同轴结构设计 |
2.3.3 动态尾翼转弯结构设计 |
2.3.4 机器人整体机械结构设计 |
2.4 本章小结 |
第3章 机器人运动学和动力学分析 |
3.1 引言 |
3.2 机器人运动学分析 |
3.2.1 机器人位置和姿态 |
3.2.2 运动学模型 |
3.3 动力学分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 机器人运动原理及稳定性分析 |
4.1 引言 |
4.2 摆杆轮式机器人运动原理 |
4.2.1 机器人规整地形运动分析 |
4.2.2 机器人非规整地形运动分析 |
4.3 机器人越障能力分析 |
4.3.1 机器人极限越障高度及条件分析 |
4.3.2 机器人摆杆的设计分析 |
4.4 机器人爬坡能力分析 |
4.4.1 机器人静态稳定性分析 |
4.4.2 坡面打滑现象分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 摆杆轮式机器人控制系统设计 |
5.1 引言 |
5.2 控制系统总体设计 |
5.3 控制系统硬件设计 |
5.4 控制系统软件设计 |
5.5 本章小结 |
第6章 实验结果与分析 |
6.1 引言 |
6.2 实验样机搭建 |
6.3 实验研究 |
6.3.1 控制系统性能试验 |
6.3.2 移动性能试验 |
6.3.3 越障能力实验及爬坡实验 |
6.3.4 与其他实验对比分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间参与的课题和发表的论文 |
(2)小型电机定子多线并行缠绕装置控制仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的背景意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 绕线装置及其控制算法研究现状 |
1.2.2 ROS系统控制仿真研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 小型电机定子多线并行缠绕装置结构设计 |
2.1 多线并行绕线技术要求及原理分析 |
2.2 多线并行缠绕装置结构设计 |
2.2.1 推进装置结构设计 |
2.2.2 缠推线装置结构设计 |
2.2.3 缠绕装置运动原理分析 |
2.3 缠绕装置D-H法运动学分析 |
2.3.1 缠绕装置D-H表示法 |
2.3.2 缠绕装置正运动学分析 |
2.3.3 缠绕装置逆运动学分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 多线并行缠绕控制算法及ROS仿真系统设计 |
3.1 多线并行缠绕控制算法研究 |
3.1.1 常规PID控制算法 |
3.1.2 多线并行缠绕自适应调节PID控制算法分析 |
3.2 多线并行缠绕自适应调节PID控制算法验证 |
3.2.1 缠绕装置绕线系统模型建立 |
3.2.2 绕线系统自适应调节PID算法验证 |
3.3 基于ROS的多线并行缠绕控制仿真系统设计 |
3.3.1 基于ROS的缠绕装置控制仿真方案设计 |
3.3.2 多线并行缠绕控制任务时序设计 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于ROS平台的多线并行缠绕装置控制仿真 |
4.1 基于ROS的缠绕装置模型可视化 |
4.1.1 多线并行缠线装置Urdf模型建立 |
4.1.2 缠绕装置Urdf模型文件可视化平台配置 |
4.2 多线并行缠绕装置Move It!功能包配置 |
4.2.1 缠绕装置Rviz运动位姿分析 |
4.2.2 缠绕装置Move It!功能包配置 |
4.3 缠绕装置Move It!与Gazebo联合控制仿真 |
4.3.1 缠绕装置Move It!与Gazebo联合控制器配置 |
4.3.2 缠绕装置的Move It!与Gazebo联合控制仿真 |
4.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(3)具有壁面过渡功能的爬壁机器人控制系统研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 具有壁面过渡功能的爬壁机器人研究现状 |
1.2.2 SLAM在移动机器人中的应用 |
1.3 课题来源及主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.4 本章小结 |
第二章 爬壁机器人远程控制系统设计 |
2.1 爬壁机器人整体结构 |
2.1.1 爬壁机器人本体结构 |
2.1.2 爬壁机器人运动过程 |
2.1.3 爬壁机器人整体控制方案 |
2.2 爬壁机器人控制硬件系统设计 |
2.2.1 基本电路设计 |
2.2.2 功能电路设计 |
2.3 爬壁机器人控制系统软件设计 |
2.3.1 手持终端控制软件设计 |
2.3.2 车载控制器软件设计 |
2.3.3 指令传输软件设计 |
2.3.4 视频传输软件设计 |
2.4 试验与验证 |
2.4.1 控制系统测试 |
2.4.2 视频传输系统测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于SLAM的爬壁机器人自主式移动研究 |
3.1 机器人系统建模 |
3.1.1 运动学模型构建 |
3.1.2 机器人运动轨迹推算 |
3.1.3 激光雷达模型 |
3.2 SLAM及相关算法研究 |
3.2.1 基于图优化的激光SLAM方法研究 |
3.2.2 Cartographer算法研究 |
3.2.3 机器人路径规划算法研究 |
3.3 爬壁机器人自主式移动的整体方案 |
3.4 系统软硬件设计 |
3.4.1 硬件选型与设计 |
3.4.2 软件设计 |
3.5 试验与分析 |
3.5.1 Cartographer算法试验研究与分析 |
3.5.2 自主导航及避障的试验研究与分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 总结与展望 |
4.1 总结 |
4.2 特色与创新 |
4.3 展望 |
攻读学位期间发表的学术成果 |
参考文献 |
(4)基于航迹推算的小型履带机器人姿态修正系统设计与试验(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及目的 |
1.2 国外研究现状 |
1.3 国内研究现状 |
1.4 课题来源 |
1.5 主要研究内容及技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
第二章 履带式机器人系统方案设计 |
2.1 履带式机器人整体方案设计 |
2.2 硬件系统设计 |
2.2.1 感知系统选型 |
2.2.2 上位机选型 |
2.2.3 驱动系统选型 |
2.3 机械结构设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 运动学模型及航迹推算 |
3.1 双轮差速转向模型 |
3.1.1 轮式机器人转向模型 |
3.1.2 履带式机器人转向模型 |
3.2 机器人建模方法 |
3.2.1 系统使用的坐标系 |
3.2.2 三轴欧拉角 |
3.2.3 二维运动学与误差模型 |
3.2.4 三维运动学与误差模型 |
3.3 航迹推算定位 |
3.3.1 捷联惯导误差方程 |
3.3.2 航迹推算误差方程 |
3.3.3 卡尔曼滤波器 |
3.3.4 组合导航与航迹推算对比仿真 |
3.4 本章小结 |
第四章 履带机器人姿态控制方法的研究 |
4.1 位姿控制方法研究 |
4.1.1 移动机器人路径跟踪方法简介 |
4.1.2 滑模控制算法概述 |
4.2 姿态控制方法 |
4.2.1 纠偏系统工作原理 |
4.2.2 位置外环控制律设计 |
4.2.3 偏航角内环控制律设计 |
4.3 基于Matlab/Simulink姿态控制仿真 |
4.3.1 Matlab/Simulink仿真模型建立 |
4.4 本章小结 |
第五章 姿态修正系统设计与试验 |
5.1 平整路面位姿修正试验 |
5.2 崎岖路面位姿修正试验 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 论文展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)小型可重组多足机器人设计与研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究工作 |
1.4 本文结构安排 |
2 多足机器人总体设计 |
2.1 多足机器人的总体设计 |
2.2 多足机器人运动学分析 |
2.3 本章小结 |
3 多足机器人步态规划、轨迹规划和稳定性分析 |
3.1 多足机器人的步态规划 |
3.2 多足机器人的轨迹规划 |
3.3 多足机器人的稳定性判据 |
3.4 本章小结 |
4 基于改进CPG网络的多足机器人步态设计 |
4.1 Matsuoka振荡器模型 |
4.2 Rayleigh振荡器模型 |
4.3 Hopf振荡器模型 |
4.4 CPG控制网络的设计 |
4.5 本章小结 |
5 基于虚拟样机技术的多足机器人运动分析 |
5.1 多足机器人模型的搭建 |
5.2 多足机器人三维模型导入 |
5.3 多足机器人运动步态联合仿真及分析 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(6)一种乘用车辆底盘勘察机器人系统研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 车底勘察设备研究现状 |
1.3 微小型地面移动机器人研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 目前存在的问题 |
1.5 课题主要研究内容 |
第2章 机器人方案及本体设计 |
2.1 机器人技术指标 |
2.1.1 工况分析 |
2.1.2 技术指标 |
2.2 总体方案 |
2.3 机器人本体设计 |
2.3.1 驱动模块设计 |
2.3.2 车体设计 |
2.3.3 2自由度云台设计 |
2.4 本章小结 |
第3章 下位机控制系统设计 |
3.1 控制系统硬件选型 |
3.1.1 核心控制器模块 |
3.1.2 航姿参考模块 |
3.1.3 超声波测距传感器 |
3.1.4 红外传感器 |
3.1.5 无线数传模块 |
3.1.6 电源选择 |
3.1.7 原理样机搭建 |
3.2 下位机控制系统软件设计 |
3.2.1 串口通信模块设计 |
3.2.2 传感器数据采集 |
3.2.3 指令接收与解析模块设计 |
3.3 机器人自主运行算法 |
3.3.1 底盘识别 |
3.3.2 底盘边缘对齐 |
3.3.3 局部路径规划 |
3.4 本章小结 |
第4章 上位机控制系统设计 |
4.1 上位机功能需求分析 |
4.1.1 软件设置模块功能需求分析 |
4.1.2 云台姿态调整模块功能需求分析 |
4.1.3 图像采集模块功能需求分析 |
4.1.4 运动控制模块功能需求分析 |
4.2 上位机方案设计 |
4.2.1 无线通信模块设计 |
4.2.2 软件设置模块设计 |
4.2.3 图像采集模块设计 |
4.2.4 机器人回传数据接收模块设计 |
4.3 上位机软件功能实现与应用 |
4.3.1 软件设置模块 |
4.3.2 云台姿态调整模块 |
4.3.3 图像采集模块 |
4.3.4 运动控制模块 |
4.4 本章小结 |
第5章 试验测试 |
5.1 原理样机测试 |
5.1.1 自主避障测试 |
5.1.2 底盘识别与边缘对齐测试 |
5.1.3 自主运行测试 |
5.1.4 图像采集测试 |
5.2 机器人测试 |
5.2.1 机器人装配与调试 |
5.2.2 云台姿态调整测试 |
5.2.3 自主避障测试 |
5.2.4 底盘边缘识别与对齐测试 |
5.2.5 自主运行综合测试 |
5.2.6 图像采集测试 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间研究成果 |
致谢 |
(7)一种小型无倾翻失效压电爬行机器人系统的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 基于压电驱动的小型机器人研究现状 |
1.2.2 无倾翻失效特点机器人的研究现状 |
1.3 本文的主要研究工作与内容 |
第二章 压电作动器的设计方案 |
2.1 引言 |
2.2 无倾翻失效特性设计 |
2.3 压电作动器设计 |
2.3.1 作动器基体的结构设计 |
2.3.2 压电陶瓷的驱动方案设计 |
2.4 压电作动器的制造加工 |
2.5 本章小结 |
第三章 有限元仿真与运动模型 |
3.1 引言 |
3.2 有限元仿真模型 |
3.2.1 几何模型的建立 |
3.2.2 边界条件的设置 |
3.2.3 有限元仿真结果 |
3.3 运动模型的分析 |
3.3.1 基本概念和定义 |
3.3.2 工作原理的分析 |
3.3.3 运动模型的建立 |
3.4 结构优化方面的讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 压电作动器的运动性能测试 |
4.1 引言 |
4.2 激光测振实验 |
4.2.1 实验设计 |
4.2.2 实验结果 |
4.3 性能测试实验 |
4.3.1 实验设备及测试方法 |
4.3.2 各个姿态下的性能测试结果 |
4.3.3 电压幅值对运动性能的影响 |
4.3.4 启动特性与负载特性的研究 |
4.4 基于实验数据的运动模型验证分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 压电爬行机器人的控制系统设计 |
5.1 引言 |
5.2 机器人控制系统基本概述 |
5.2.1 软硬件支持 |
5.2.2 控制平台的搭建 |
5.2.3 程序设计的目标 |
5.3 LABVIEW软件的图形化编程设计 |
5.3.1 用户控制界面设计与功能 |
5.3.2 基本参数设置与输入程序 |
5.3.3 脉冲信号输出程序设计 |
5.3.4 时间监测程序设计 |
5.4 机器人扩展应用的程序设计 |
5.4.1 扩展应用对控制的要求 |
5.4.2 开环控制系统程序设计 |
5.4.3 闭环控制系统程序设计 |
5.5 本章小结 |
第六章 压电爬行机器人系统的测试 |
6.1 引言 |
6.2 脉冲信号控制实验 |
6.2.1 基本实验方法 |
6.2.2 实验测试结果 |
6.2.3 测试数据分析 |
6.3 无倾翻失效特性测试 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本文的主要研究内容与创新点 |
7.1.1 本文的主要工作内容 |
7.1.2 本文的主要创新点 |
7.2 对后续研究内容的展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
附录 |
(8)轮腿式移动机器人主/被动变形机构设计及研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 课题的来源及研究背景和意义 |
1.1.1 课题的来源 |
1.1.2 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 多运动复合移动机器人研究现状 |
1.2.2 异形轮移动机器人研究现状 |
1.2.3 研究现状分析 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 变形轮结构设计与分析 |
2.1 典型变形轮方案分析 |
2.2 变形轮结构与变形原理分析 |
2.2.1 变形轮机构设计 |
2.2.2 被动式轮腿变形过程 |
2.3 变形轮机构优化设计 |
2.3.1 优化变形轮设计变量 |
2.3.2 优化变形轮数学模型 |
2.3.3 优化变形轮约束 |
2.3.4 优化计算 |
2.4 本章小结 |
3 轮腿式移动机器人平台分析 |
3.1 整机装配及布局设计 |
3.2 整机典型运动过程研究 |
3.2.1 轮腿式运动过程 |
3.2.2 主动变形过程 |
3.2.3 整机越障过程 |
3.3 整机运动学与动力学分析 |
3.3.1 整机运动学模型分析 |
3.3.2 整机动力学模型分析 |
3.4 本章小结 |
4 稳定运动控制方法研究 |
4.1 整机运动稳定性研究 |
4.1.1 稳定性分析原理 |
4.1.2 机器人斜面运动稳定性分析 |
4.1.3 稳定越障性能参数研究 |
4.2 整机稳定运动控制方法研究 |
4.2.1 轮腿式移动机器人差速控制策略 |
4.2.2 机器人位姿误差描述 |
4.2.3 机器人位姿稳定控制方法 |
4.3 本章小结 |
5 机器人平台搭建与样机实验 |
5.1 变形轮机器人系统总体设计 |
5.1.1 机器人控制方案设计 |
5.1.2 变形轮机器人样机搭建 |
5.2 机器人位姿控制仿真实验 |
5.3 变形轮机器人样机实验 |
5.3.1 运动性能及稳定性实验 |
5.3.2 运动模式切换实验 |
5.3.3 越障性能实验 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 研究工作展望 |
参考文献 |
附录 |
A 攻读硕士学位期间所发表的论文及专利 |
B 作者在攻读学位期间参与(主持)的科研项目 |
C 学位论文数据集 |
致谢 |
(9)面向城市环境的轮腿移动机器人感知与控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 移动机器人研究现状 |
1.3 轮腿式机器人研究现状 |
1.4 城市环境移动机器人研究现状 |
1.5 论文主要研究内容和组织结构 |
1.5.1 论文主要研究内容 |
1.5.2 论文的组织结构 |
第二章 面向城市环境的轮腿式移动机器人的结构设计 |
2.1 概述 |
2.2 轮腿式移动机器人本体机械结构设计 |
2.2.1 轮腿式移动机器人机体设计 |
2.2.2 轮腿式移动机器人轮腿设计 |
2.3 轮腿式移动机器人运动学分析 |
2.4 轮腿式机器人通过性分析 |
2.4.1 轮腿式移动机器人平地通过性分析 |
2.4.2 轮腿式移动机器人楼梯通过性分析 |
2.4.3 轮腿式移动机器人其他通过性实验 |
2.4.4 轮腿式移动机器人楼梯稳定性分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 轮腿式移动机器人控制系统设计 |
3.1 概述 |
3.2 轮腿式机器人硬件设计 |
3.2.1 机器人本体供电设计 |
3.2.2 机器人本体控制电路设计 |
3.3 轮腿式机器人软件设计 |
3.3.1 轮腿式机器人主控软件设计 |
3.3.2 轮腿式机器人机械手软件设计 |
3.3.3 轮腿式机器人控制总线简介 |
3.4 便携式远程控制箱设计 |
3.4.1 便携式远程控制箱硬件设计 |
3.4.2 便携式远程控制箱软件设计 |
3.5 本章小结 |
第四章 轮腿式移动机器人轮腿控制 |
4.1 概述 |
4.2 轮腿式机器人轮腿相位控制 |
4.2.1 轮腿相位控制设计 |
4.2.2 相位控制测试与实验 |
4.3 轮腿式机器人爬楼虚拟样机分析 |
4.3.1 建立机器人简化三维模型 |
4.3.2 添加约束、驱动和接触力 |
4.3.3 定义输入输出变量 |
4.3.4 机器人驱动控制 |
4.4 本章小结 |
第五章 轮腿式机器人局部自主化研究 |
5.1 概述 |
5.2 ROS框架与硬件连接 |
5.2.1 ROS框架简介 |
5.2.2 轮腿机器人硬件连接 |
5.3 轮腿机器人ROS程序设计 |
5.3.1 ROS系统控制轮腿机器人 |
5.3.2 ROS地图构建 |
5.3.3 ROS定位与导航 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(10)基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.3.1 研究目的和意义 |
1.3.2 本文的主要工作 |
1.3.3 内容安排 |
1.3.4 项目支持 |
第二章 室内为人导航系统设计与实现 |
2.1 系统硬件平台总体设计 |
2.2 系统控制模块 |
2.2.1 上位机主控制模块 |
2.2.2 下位机微控制模块 |
2.2.3 通信模块 |
2.3 系统环境感知模块 |
2.3.1 激光雷达模块 |
2.3.2 体感传感器Kinect模块 |
2.3.3 陀螺仪模块 |
2.3.4 防跌落传感器模块 |
2.4 运动驱动模块 |
2.5 系统整体工作流程 |
2.6 本章小结 |
第三章 室内为人导航系统导航算法 |
3.1 移动机器人运动学分析 |
3.1.1 移动机器人运动学建模 |
3.1.2 里程计模型构建 |
3.1.3 里程计误差分析与校正 |
3.2 机器人操作系统概况 |
3.3 移动机器人自主导航算法 |
3.3.1 同时定位与构图算法 |
3.3.2 全局路径规划算法 |
3.3.3 局部路径规划算法 |
3.3.4 改进的动态窗口法 |
3.4 领导-跟随编队控制模型 |
3.5 人机协作导航算法 |
3.6 本章小结 |
第四章 为人导航系统人机接口设计 |
4.1 引言 |
4.2 人体各部位振动触觉感知能力测试 |
4.2.1 人体各部位振动触觉信号感知准确率的分析 |
4.2.2 人体各部位振动触觉反应速度的分析 |
4.2.3 测试者对人体各部位振动触觉的主观评价 |
4.3 用户与移动机器人相对位置的获取 |
4.4 多部位振动触觉人机接口 |
4.5 运动觉人机接口 |
4.6 本章小结 |
第五章 实验结果与分析 |
5.1 为人导航系统导航性能动态对比实验 |
5.1.1 实验环境地图构建 |
5.1.2 基于不同人机接口的系统导航性能对比实验 |
5.2 用户心理物理学实验 |
5.3 为人导航系统抗干扰能力测试 |
5.3.1 躲避静态障碍物 |
5.3.2 干扰者穿过机器人与测试者之间 |
5.3.3 干扰者穿过机器人前方 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的科研成果 |
四、一种小型移动机器人的控制系统研究(论文参考文献)
- [1]摆杆轮式越障机器人设计与实现[D]. 张龙. 西南大学, 2021(01)
- [2]小型电机定子多线并行缠绕装置控制仿真研究[D]. 张钊. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [3]具有壁面过渡功能的爬壁机器人控制系统研究[D]. 孙烨. 南京林业大学, 2020
- [4]基于航迹推算的小型履带机器人姿态修正系统设计与试验[D]. 杨冰. 安徽农业大学, 2020(02)
- [5]小型可重组多足机器人设计与研究[D]. 高越. 中国矿业大学, 2020(03)
- [6]一种乘用车辆底盘勘察机器人系统研制[D]. 张丰丰. 安徽工业大学, 2020(06)
- [7]一种小型无倾翻失效压电爬行机器人系统的研究[D]. 卢鹏辉. 南京航空航天大学, 2020
- [8]轮腿式移动机器人主/被动变形机构设计及研究[D]. 官渐. 重庆大学, 2019
- [9]面向城市环境的轮腿移动机器人感知与控制技术研究[D]. 丁天华. 东南大学, 2019(06)
- [10]基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统[D]. 施顺明. 东南大学, 2019(06)