設計全向滾動球形機器人的內驅動機構和運動分析與軌跡規劃

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上傳日期: 2019-06-21

上 傳 者: 易水寒他上傳的所有資料

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標簽:模型(315)電機(1427)機器人(9734)

  設計了一種全向滾動球形機器人的內驅動機構,4 臺直線電機分別在4 個空間對稱的輪輻上徑向移動,改變系統重心位置,驅動球形機器人在平面上全向滾動。 基于球體純滾動的非完整約束和步進直線電機運動的離散特性,建立了球形機器人的運動模型,給出了控制其運動的二階微分方程組,進而提出了該球形機器人的軌跡規劃算法。 結合實例進行了運動分析和軌跡規劃仿真,表明這種運動分析模型是正確的,并且簡化了球形機器人的驅動裝置,降低了能耗。

  球形機器人是機器人運動方式的突破,所有零部件都封裝在一個球殼內,內部驅動,造型新穎別致,行動靈活,可以實現原地自旋和滾動,是目前智能機器人研究領域的熱點問題之一。

  目前,球形機器人研究的焦點集中在推進器裝置和控制策略兩個方面。 在推進器裝置方面有單輪驅動、小車驅動、萬向輪驅動、電機定子反轉驅動和配重體驅動。這些驅動方式各有特色,實現了球體的滾動。 但是,這些方案沒有在球體內提供一個相對穩定的平臺,球殼內的所有部件隨著球體一起滾動,無法作為移動式機器的搭載平臺。 為此,基于角動量守恒原理設計了一種具有穩定平臺可全向滾動的球形機器人裝置,第一次在球形機器人內部為各種儀器或設備提供了一個穩定的搭載平臺該裝置中球形機器人的滾動和轉向依賴于飛輪的高速旋轉,因此能耗較大,結構精度要求較高。

  筆者基于動量矩定理設計了一種具有穩定平臺可全向滾動的新型球形機器人裝置,并研究了其運動分析與軌跡規劃技術。 該設計簡化了球形機器人的驅動裝置,結構簡單,能耗小,定位性和復位性好,易于實現連續控制且控制簡單.
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