全向移动机器人的运动分析与控制实现

全向移动机器人的运动分析与控制实现

一、一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现(论文文献综述)

顾盛明[1](2021)在《风电塔筒轮式爬壁机器人设计与仿真分析》文中认为目前我国风电机组装机已达世界第一,且未来很长一段时间还将保持高速增长的趋势。随之而来是风电机组的定期维护工作量巨大这一难题,目前我国风机塔筒的维护工作主要采用人工作业,存在工作强度大、作业周期长、安全性风险高等问题。随着机器人技术的发展,采用爬壁机器人代替人工作业成为必然趋势。目前应用于风电塔筒维护的爬壁机器人主要采用永磁履带式设计,存在自重较大、吸附力不可控、转向困难等缺点。针对上述问题,本文的研究重点是减轻爬壁机器人自重,并提高其运动灵活性。本论文设计出一款基于永磁吸附的全方位移动轮式爬壁机器人,针对论文研究重点,选择合适的设计方案,完成整机三维设计和吸附装置设计工作,通过理论计算和仿真分析验证其合理性。爬壁机器人以风电机组塔筒为作业目标,自重20kg,额定载荷30kg,具有全方位移动能力,能够稳定吸附于壁面并灵活移动,主要解决履带式爬壁机器人自重大、灵活性低等问题,具体工作如下:(1)通过机器人功能需求分析,选择永磁吸附、轮式移动、电机驱动、差速转向等方案。完成转向运动性能分析、驱动电机选型计算,并与其他技术方案进行对比分析,最后使用三维设计软件建立了轮式爬壁机器人的三维模型。(2)分析了机器人静态和最大风力作用下的受力情况,得到机器人的稳定吸附条件,使用Ansoft软件设计了一种新型非接触式永磁吸附装置,保证了机器人在塔筒壁面上能够稳定运行,最后使用旋转升降装置调节吸附力大小,解决了机器人难以从壁面剥离的问题。(3)使用ADAMS软件对机器人进行运动学仿真,添加材料属性、约束关系以及驱动力,设定直线式和螺旋式两种爬升工况,分析了机器人在两种工况下的位移、速度、受力以及扭矩,验证了机器人的运动性能和稳定性。(4)利用有限元分析方法,对机器人的形变和应力进行分析,验证了机器人关键部位强度满足设计要求,并得到机器人的六阶模态振型和模态频率,指出机器人发生共振时的模态频率。

刘碧飞[2](2020)在《安防机器人移动平台设计与轨迹跟踪控制研究》文中研究表明当今的21世纪,伴随着迅猛发展的科学技术,人口红利随之渐渐弥失,更甚者,机器人的大批量应用,尤其是安防机器人随着市场化的发展和社会维稳的迫切需求越来越受关注。本文以设计的基于麦克纳姆轮的安防机器人移动平台作为研究对象,使其具有在二维面上的前后移动、左右移动和绕自身转动三个自由度的运动,满足在狭小空间工作的要求。本文在完成移动平台结构设计的基础上,建立了安防机器人的运动学模型及动力学模型。采用基于运动学模型的控制方法对安防机器人进行轨迹跟踪控制。本文的主要研究内容如下:首先,结合安防机器人的工作环境,本文设计了一款安防机器人移动平台,并通过Solidworks软件建立了其三维模型,对移动平台主要的结构,使用Workbench软件对其进行了静力学分析和模态分析,使其满足实际承载需求。并在结构的基础上,建立了运动学模型及动力学模型。然后,以搭建的安防机器人运动学模型为研究对象,设计了以下几种控制器,并通过MATLAB软件进行仿真,并验证了本文所设计的控制器的有效性。(1)设计了一种含积分项的sigmoid滑模切换函数,切换控制采用连续函数代替符号函数,构建由等效控制和切换控制的滑模控制器。(2)为进一步减弱抖振和提高响应速度,对积分项的sigmoid滑模切换函数引入自适应机制,同时创建由等效控制与切换控制构成的自适应滑模控制器。(3)在积分滑模控制的基础上,针对安防机器人的运动学模型轨迹跟踪控制,进一步研究模糊滑模控制策略,并通过仿真验证了所设计的控制器的良好的跟踪性能,并将其作为安防机器人轨迹跟踪控制的首先控制器。

李兆宏[3](2020)在《新型全方位移动机器人的设计与研究》文中认为随着移动机器人技术的不断发展,其应用已渗透到国民制造的各行各业。全方位移动机器人的出现突破了传统移动机器人无法实现横向和原地旋转的缺陷,因而成为移动机器人研究的热点。本文在整理和分析了大量国内外现有研究成果的基础上,以消防机器人为应用对象,设计了一种新型全方位移动机器人。本文以消防机器人为应用对象,以解决全方位移动机器人现存问题为出发点,设计了全新的机器人传动系统,解决了改装轮系加工复杂、对路况要求高的问题,同时克服了独立驱动转向控制困难的问题,在此基础之上,进一步完成了机架结构的设计以及动力系统的选型,并对机器人关键部件进行有限元分析,最终得到了经过分析的全方位移动机器人三维模型。根据机器人运动学原理,建立了全方位移动机器人的运动学模型,并进行了移动机器人的运动学仿真,验证了移动机器人运动学模型的正确性,同时验证了机器人结构设计的合理性。为全方位移动机器人的运动控制和路径规划奠定了理论基础;分析了全方位移动机器人的越障过程,基于达朗贝尔原理建立了移动机器人的越障动力学模型,分析了移动机器人各驱动轮同速运动过程,并基于ADAMS完成了移动机器人越障同速运动的仿真,验证了机器人具有较好的越障性能;同时针对多种复杂地形、不同负载工况的原地转向性能进行了仿真分析,验证了移动机器人具有一定的原地转向适应能力。完成了全方位移动机器人的样机研制,并进行了样机的性能试验。经过现场试验,移动机器人的各项运动性能均达到了设计要求,为全方位移动机器人的推广应用提供了支持。

曹昂[4](2020)在《移动实弹射击靶标机器人研究与应用》文中提出随着部队机械化、信息化、智能化不断发展,军事训练对射击训练的要求也在不断提高,静态射击靶和运动单一的移动射击靶,难以满足实战训练需要,研究出可模拟人运动的自由移动射击靶,对于提高部队实战射击训练水平具有重要意义。本文对移动射击靶标机器人展开研究,有灵活性高、通过性较强、速度高、负载能力强的综合机动性能要求,目前轮式机器人结构仍难满足移动射击靶标机器人的需求。本文旨在研究一种具有快速行驶、连贯原地转向、运行平稳、越障性能和载重能力强的移动机器人,搭载起倒射击靶机和控制系统,进行模拟实战射击训练。提出了全部车轮和外壳同步转向、全部车轮之间恒等速驱动的运动方式,建立射击靶标机器人的转向和行进运动的数学模型,分析四轮运动参数之间的关系和影响,在运动中,四轮的参数之间需要保持行进方向、行进速度动作一致;通过转向运动和行进运动的配合,使机器可以任意曲率的行驶。分析了单轮运动方向的不同步对机器运动偏移的影响;针对不同车身姿态下的四轮的受力情况进行分析,车轮位置与行进方向的相对位置对四轮受力产生影响。对车辆转向结构和行进驱动结构进行研究,设计了四轮并联的传动结构,实现了四轮同步转向和同步驱动传动的结合,实现四轮的任意角度转向和恒等速驱动;对起倒靶机连杆机构进行运动分析,选取连杆合适运动区间;对关键零件进行动力学和静力学分析,验证机构的可靠性。对移动机器的运动控制系统进行研究,研究了运动控制和485通讯功能,对靶机运动控制电路和子弹击中检测功能进行设计,根据新型移动机构的运动性能,进行了 GPS+IMU组合导航的路径规划功能的研究和分析。建立了四轮同步转向和等速行进的运动学模型,利用Adams软件进行运动分析,通过对原地转向、曲线行驶、直线行驶等多种动作进行运动仿真及模拟试验,新型机构的原地转向和直行动作的偏移量小,运动精度高;曲线行驶运动产生的离心力,轮胎侧向摩擦力增大克服离心力,增大轮胎侧向力可提高曲线行驶的稳定性;分析了单轮的失效、单轮行进方向的不同步对机器运行的影响,因采用刚性的传动方式进行强制性四轮进行等速运动,在复杂工况下实现车轮的驱动力矩自动分配。进行射击靶标机器人样机的研制,在多种工况下进行多种运动试验,机器人原地转向偏移小、行驶速度高,多个方向的直行运动的精度高,同时具有良好越野性能和承载能力。进行单轮失效和车轮方向不同步的运动试验,验证了四轮同步运动推论和运动仿真的正确性;进行了靶机检测子弹和起倒运动试验,验证了移动靶机器人的控制系统的合理性。射击靶标机器人运行可靠,性能突出,已投入实际射击训练的使用,实现了成果转化,对升级部队训练设备,提升部队实战训练效果,提升部队作战能力有积极意义。

袁翔[5](2019)在《基于Mecanum轮全向移动平台的结构设计与分析》文中研究表明铸造业在国民经济中占有重要位置,而铸造设备在一定程度上能够决定铸造的效率和质量。目前,铸造设备在移动过程中存在灵活性差、精准度低等问题,严重影响铸造工作的进行。而基于Mecanum轮的移动平台可实现平面三自由度零转弯半径运动。因此,本文为应对复杂的铸造环境,以Mecanum轮为基础,设计了全向移动平台及其配套调平装置,并通过仿真验证了该平台的可行性。本文主要的工作包括:首先进行了C200型Mecanum轮的结构设计与分析。根据“包络成圆”原理推导了辊子理论轮廓曲线方程,分析了辊子母线近似方法的可行性,运用MATLAB生成了辊子轮廓曲线,创建了Mecanum轮的三维模型并进行了有限元仿真,对Mecanum轮的结构强度进行了分析;对轮系进行了布局分析,设计并优选出最优轮系方案。其次进行了C200型全向移动平台结构设计与分析。根据工作环境和设计要求,制定了设计方案;对全向移动平台驱动系统、支撑腿和其他车体部件进行了设计计算;对车体关键部位进行了力学特性分析,结果表明该平台结构达到刚度及强度要求。然后对C200型全向移动平台进行了运动学分析与虚拟样机仿真。根据Mecanum轮的力学特性,建立了平台运动学方程,并求解出车体运动与四轮转速之间的关系;运用ADAMS软件对车体进行了虚拟样机仿真,将其运动结果图形化,并与运动学理论结果进行了对比分析,验证了运动学理论计算的正确性,同时分析了移动平台运动的平稳性;通过分析误差产生的原因,提出了降低误差的解决措施。最后对C30型全向移动平台进行了调平系统的设计及实验。确定调平系统工作方案,包括支撑方式、传动机理以及控制过程等;搭建实验平台并进行了全向移动平台的调平实验,最终验证了该调平系统的可行性。图[58]表[7]参[82]

胡诗峻[6](2019)在《全向移动射击机器人机械系统的设计与分析》文中研究表明当前,在特殊、高危场景中使用特种机器人替代人工完成相应任务已经成为一种主流趋势,特种机器人能有效降低这些场景的人员伤亡。安防、侦查及反恐机器人作为特种移动机器人中重要的部分,吸引了越来越多的专家学者投入该领域的研究。本文提出了一种应用于安防、侦查、反恐领域且能适应多种地形的轮式全向移动射击机器人设计方案,并围绕机器人机械系统进行方案与结构设计,同时展开运动学、动力学分析,最后通过仿真与样机实验验证性能,结果表明本文设计机器人满足性能要求。针对机器人的设计与优化,本文展开了一系列研究分析,具体包括:(1)整体方案研究:依据设计要求,提出多种方案对比分析,确定了拨盘与摩擦轮组合的发射方案,二自由度云台方案以及纵臂式独立悬挂的四轮底盘构型。(2)机械系统分析与设计:对发射机构的供弹流畅性问题进行了多工况的静力学分析,优化供弹结构,保证了机器人最大发射频率(20Hz);基于电机响应特性,建立云台响应-传动比数学分析模型,并通过matlab仿真分析得出pitch轴的最佳传动比;建立机器人悬挂系统的振动模型,计算得出悬挂系统的劲度系数与阻尼系数;对承重部件进行有限元分析与优化,同时,对机器人动力系统进行设计与选型,对机器人整体机构进行装配设计。(3)运动学、动力学分析:利用矩阵转换法,推导求得机器人底盘、云台及整体的运动学模型,为运动控制奠定基础;基于达朗贝尔原理,分析了机器人越障的动力学过程,建立了四轮纵臂式独立悬挂机器人的越障动力学模型,为机器人越障分析提供理论依据;分析了该移动机器人模型的发射过程,根据弹丸加速前存在速度波动的情况,基于赫兹接触理论,确定最佳摩擦轮中心距,优化了弹丸落点重复性,即发射模块射击稳定性。(4)仿真分析与物理样机实验:通过虚拟样机仿真验证机器人运动性能以及越障性能;通过物理样机实验验证机器人射击性能,运动性能以及越障性能。仿真与实验结果表明,上文分析建立的模型正确,且所设计机器人各项指标均满足设计要求。

何姘颖[7](2019)在《多模式两轮移动机器人的设计与研究》文中指出为实现小型特种地面移动机器人的遥控、自主或半自主执行任务,要求其具有便于携带或配置的小体积小质量,在复杂地形环境下的强大越障能力以及在多样工作空间中的灵活变形能力。现有小型地面移动机器人因越障能力受到机构设计尺寸限制,很难同时满足这三点设计需求。本文结合小型机器人高越障技术与整体变形机构思想,设计出一种具有可变形车身的新型多模式两轮地面移动机器人,并对其各运动模式进行分析研究。首先提出多模式两轮移动机器人设计概念,基于平面6R单环闭链连杆机构对机器人进行可变形车身设计,通过控制车身变形,可获得四种功能模式(折展模式、两轮移动模式、类履滚动模式和攀爬越障模式)的集成与切换。折展模式下,机器人通过折叠变形实现体积缩小以便储存、运输和携带,通过展开变形可开启移动与工作;两轮移动模式下,通过车身变形实现车身与车尾的结构集成,并可调整轮距和车尾长度以改变转弯半径和车身宽度,增加机器人地面适应性;类履滚动模式下,杆件在地面交替铺展支撑实现类履滚动,适用于不平整或松软路面,可作为主移动模式失灵情况下的备用移动模式;攀爬越障模式下,6R连杆车身可变形至凹多边形状对障碍物进行攀附,实现高台与连续楼梯越障。建立多模式两轮移动机器人的统一运动学模型,对两轮移动模式、类履滚动模式和攀爬越障模式运动过程进行运动学和动力学分析。针对攀爬越障过程设计出凹多边形越障步态,对关键步态进行运动学和力学分析以得到运动和机构尺寸约束条件。通过Adams软件对虚拟样机进行动力学仿真,对理论分析模型进行校验,得到该移动机器人在设计约束下的最大爬坡角度和最大越障高度,以及机器人为实现爬连续楼梯需要满足的尺寸条件。最后,根据分析结果设计加工原理样机,对机器人所有功能模式进行实验验证,得到符合理论分析的实验结果。本论文提出一种全新的综合了多种应用模式的小型地面移动机器人,结构简单轻便且具有多地形适应能力和折叠变形能力,通过对其进行理论建模计算、仿真模型分析和样机实验,验证了机器人结构设计的可行性和分析方法的正确有效性,为提高小型地面移动机器人移动能力提供了新的研究思路和分析方法。

杨春[8](2019)在《隧道检测机器人结构设计及越障稳定性分析》文中研究指明随着“一带一路”的不断推进,我国至2016年隧道总长度超过28000km,数量约29000座。隧道数量的剧增,给隧道安全检测带来了巨大的压力和挑战。为丰富隧道检测方式,降低人工检测劳动强度和危险性,提出一种适用于隧道检测的新型双轮足复合式串联机构的爬壁机器人。所设计的双轮足复合式串联机构可实现多种运动模式,不仅具备壁面快速移动能力,还具备交叉面过渡,跨越壁面障碍的能力,能应对隧道复杂的壁面环境,同时设计一种多级密封装置,使机器人可以稳定吸附于粗糙壁面。针对特殊壁面环境,从设计需求上对爬壁机器人进行结构设计;对所设计的机器人进行运动分析,对其越障过程进行运动学正向/反向求解以及动力学分析;建立其越障过程的稳定性判据,并对爬壁机器人越障过程进行仿真分析;制作样机,并进行样机验证试验,验证所设计爬壁机器人结构的合理性,运动的可靠性。具体研究内容如下:1.针对隧道特殊壁面环境设计出一款新型双轮足复合机构的爬壁机器人。分析隧道壁面对爬壁机器人的特殊设计需求,根据需求对每个装置进行结构设计,利用SOLIDWORKS建立虚拟样机三维模型并对其进行机构自由度分析。2.对所设计的爬壁机器人进行运动分析,描述其各运动模式下的运动步态,描述其越障过程的运动轨迹;基于D-H参数法,对所设计的双轮足复合式串联机构进行杆件简化,并进行运动学正向求解,获得末端吸盘的位姿方程,再通过解析法进行运动学反向求解,推导各关节转角表达式,明确各关节转动与爬壁机器人末端吸盘位姿之间的映射关系。3.对爬壁机器人越障过程进行动力学分析,基于凯恩法建立其动力学方程组;基于空间力系平衡条件建立爬壁机器人越障过程的稳定性判据。通过ADAMS动力学仿真与MATLAB数值仿真联合验证,判断理论推导的正确性和爬壁机器人越障过程的稳定性。根据仿真结果分析爬壁机器人各变量参数与越障稳定性之间的影响关系。4.根据虚拟样机设计,对爬壁机器人通用件选型,根据选型结果对结构件进行尺寸参数调整与优化。通过3D打印加工出调整后的部件,然后组装爬壁机器人样机。通过样机试验,验证爬壁机器人吸附能力、负载能力以及越障能力等。试验结果表明所设计的基于隧道检测的新型双轮足复合机构爬壁机器人结构合理、功能完善、优势突出。

韦强[9](2019)在《基于双闭链式步行腿机构的四足机器人运动学研究》文中提出腿式机器人的性能主要由其腿机构的优劣来决定,现有多足机器人的腿机构以开链关节式结构为主,闭链式腿机构的优点并没有得到深入发掘。针对机器人腿机构设计,提出一种新型的双闭链式步行腿机构:以曲柄摇块机构作为主闭链,为腿机构提供仿照动物行走的摆动特性;以曲柄滑块机构作为副闭链,起到调整腿长的作用,增加机构灵活性。在腿机构的基础上构建出四足机器人,并对机器人运动的足端轨迹进行规划研究。运用几何解析法和D-H法对所设计的步行腿机构进行运动学建模,并通过比较两种方法的优缺点,分析D-H法在进行闭链式机构建模过程中的注意事项。运用所建立的运动学模型,推导机器人腿机构的速度、加速度方程。利用D-H法建立的模型,对腿机构逆运动学方程进行了推导。基于所建立的数学模型和规划的足端轨迹,利用Matlab优化工具对腿机构杆件尺寸进行了初步优化。基于优化结果,在ADAMS仿真软件中建立腿机构虚拟样机模型,并对所推导的运动学模型进行仿真验证。为了使四足机器人具有合适的运动能力,对其开展稳定性分析,给出机器人保持静态和动态稳定的条件。在静稳定状态下,对机器人进行爬行步态的规划,给出机器人爬行的摆腿时序;在动稳定状态下,对机器人进行对角小跑步态的规划,给出对角小跑的摆腿时序。步态规划结果为四足机器人的虚拟样机仿真奠定了基础。基于ADAMS仿真软件建立四足机器人虚拟样机模型,设置相关仿真参数,针对爬行步态规划和对角小跑步态规划,分别进行运动仿真实验。基于仿真结果的数据分析,分别给出四足机器人机体质心位移、速度变化曲线以及足端运动轨迹、速度和接触力曲线。仿真结果表明,在爬行步态下,四足机器人能够慢速行走并保持机身稳定;在对角步态下,四足机器人能够中速行走并保持机身稳定。

张思阳[10](2019)在《具有位错结构的全方位轮式移动平台运动特性研究》文中研究指明全方位移动机器人具有平面运动的3个自由度,运动灵活性高,被广泛应用到狭窄拥挤环境中。但是由于全方位轮的特殊结构,运动过程中往往具有运动轨迹误差大,稳定性低等问题。针对MY3轮在运动过程中的振动现象及轨迹偏差等现象,研究其运动特性,采用BP神经网络方法来解决。充分利用BP神经网络模型的优点,将PD控制器与BP模型进行结合,进行BP-PD轨迹跟踪控制器算法研究,为提高全方位移动机器人的运动稳定性控制打下了基础,促进了全方位移动机器人的应用。根据移动平台的运动特点及轨迹方程建立了圆形曲线BP神经网络模型和正弦曲线BP神经网络模型,并分析及优化了神经网络内部参数,以及初始角度、不同速度及不同轨迹对模型的影响。以BP神经网络模型为基础进行轨迹仿真实验,通过输入不同轨迹方程对BP模型进行了普遍适应性验证,并通过对比轨迹标准差判断出神经网络模型的优越性。基于合适的BP神经网络模型能够减缓移动平台振动,提高轨迹精度。通过圆形轨迹实验对仿真结果进行了验证,对比实际运动轨迹与理想轨迹的误差,证明了BP神经网络模型对轨迹精度有所提高。利用加速度传感器对水平方向及竖直方向综合加速度变化进行了采集,通过对比不同拟合方式的加速度,证明了运动稳定性得到了改善。从轨迹误差和运动稳定性两个方向判断出圆形曲线BP神经网络模型更具有适应性。研究BP-PD轨迹跟踪控制器的应用,对控制方程进行了推算,利用正弦轨迹与抛物线轨迹仿真实验对控制器的可行性进行了验证。对转速拟合前和拟合后两种模型完成了轨迹跟踪,证实了运动稳定性提高的必要性。最后分析了神经网络参数对角加速度的影响,为有效地避免移动平台发生打滑现象提供了基础。

二、一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现(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、一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现(论文提纲范文)

(1)风电塔筒轮式爬壁机器人设计与仿真分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外爬壁机器人研究进展
        1.2.1 爬壁机器人国外研究进展
        1.2.2 爬壁机器人国内研究进展
    1.3 课题主要结构与研究内容
    1.4 本文技术路线
    1.5 本章小结
2 爬壁机器人方案与三维设计
    2.1 风力发电塔筒爬壁机器人技术要求
        2.1.1 爬壁机器人工况分析
        2.1.2 爬壁机器人主要技术要求
    2.2 爬壁机器人方案设计
        2.2.1 吸附方案设计
        2.2.2 移动方案设计
        2.2.3 驱动机构方案设计
        2.2.4 转向方案设计
    2.3 爬壁机器人转向运动性能分析
    2.4 爬壁机器人驱动电机选型
    2.5 爬壁机器人技术方案的特点
    2.6 爬壁机器人的三维设计
        2.6.1 软件介绍及建模思路
        2.6.2 爬壁机器人零部件模型的建立
        2.6.3 爬壁机器人零部件装配
    2.7 本章小结
3 爬壁机器人受力分析与永磁吸附装置设计
    3.1 爬壁机器人稳定性分析
        3.1.1 爬壁机器人沿壁面滑移工况
        3.1.2 爬壁机器人纵向倾覆工况
    3.2 爬壁机器人运动状态受力分析
    3.3 爬壁机器人越障性能分析
    3.4 基于Ansoft-Maxwell的磁场仿真
        3.4.1 静态磁场数学模型
        3.4.2 磁吸附力计算
        3.4.3 基于Ansoft-Maxwell的磁场仿真
    3.5 永磁体结构分析
        3.5.1 永磁体单元结构设计
        3.5.2 永磁阵列参数分析
        3.5.3 永磁阵列结构参数优化
    3.6 永磁体旋转升降装置
    3.7 本章小结
4 爬壁机器人动力学仿真分析
    4.1 爬壁机器人车架-轮胎-塔壁之间振动及稳定性特性研究
        4.1.1 车架-轮胎-塔壁动力学建模及解法分析
        4.1.2 车架-轮胎-塔壁振动特性结果分析
    4.2 多体动力学理论基础
    4.3 多体动力学算法原理
    4.4 多体动力学建模仿真及虚拟样机技术介绍
        4.4.1 虚拟样机技术介绍
        4.4.2 模型的导入及材料属性添加
        4.4.3 爬壁机器人约束关系以及接触力设置
        4.4.4 爬壁机器人驱动及载荷施加
    4.5 爬壁机器人动力学仿真结果分析
        4.5.1 爬壁机器人质心运动分析
        4.5.2 爬壁机器人速度运动分析
        4.5.3 爬壁机器人受力分析
        4.5.4 爬壁机器人驱动电机扭矩分析
    4.6 本章小结
5 爬壁机器人有限元分析
    5.1 爬壁机器人有限元分析思路及相关介绍
        5.1.1 有限元分析思路
        5.1.2 有限元分析步骤
        5.1.3 ANSYS有限元软件简介
    5.2 爬壁机器人有限元模型建立
        5.2.1 爬壁机器人模型的简化
        5.2.2 单位设置
        5.2.3 材料属性
        5.2.4 单元类型及网格划分
        5.2.5 边界条件及载荷施加
        5.2.6 强度评价指标
    5.3 爬壁机器人有限元结果分析
        5.3.1 形变分析结果
        5.3.2 应力分析结果
    5.4 爬壁机器人动力学分析
        5.4.1 动力学分析理论及原理
        5.4.2 动力学分析结果
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果

(2)安防机器人移动平台设计与轨迹跟踪控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 安防机器人的应用现状
    1.3 机器人轨迹跟踪控制研究现状
    1.4 本文主要研究内容和结构安排
第二章 安防机器人移动平台的结构设计与分析
    2.1 引言
    2.2 安防机器人的设计要求
    2.3 安防机器人移动平台的结构设计
        2.3.1 全向驱动轮设计
        2.3.2 悬架结构设计
        2.3.3 驱动系统的选型计算
    2.4 安防机器人关键结构的有限元分析
        2.4.1 麦克纳姆轮辊子的有限元分析
        2.4.2 悬架系统的有限元分析
        2.4.3 平台支架的有限元分析
    2.5 本章小结
第三章 安防机器人移动平台的运动分析
    3.1 引言
    3.2 安防机器人的运动学模型
    3.3 安防机器人的动力学模型
    3.4 本章小结
第四章 基于自适应滑模控制的安防机器人轨迹跟踪控制
    4.1 引言
    4.2 安防机器人轨迹跟踪滑模控制
        4.2.1 滑模控制原理
        4.2.2 滑模控制器的设计方法
        4.2.3 滑模控制器的设计
        4.2.4 自适应滑模控制器设计
    4.3 仿真实验及结果分析
        4.3.1 积分滑模控制
        4.3.2 自适应滑模控制
        4.3.3 自适应滑模控制与滑模控制对比分析
    4.4 本章小结
第五章 基于模糊滑模控制的安防机器人轨迹跟踪控制
    5.1 引言
    5.2 基于模糊滑模控制器的设计
        5.2.1 滑模控制器的设计
        5.2.2 模糊控制器的设计
    5.3 仿真分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文、专利

(3)新型全方位移动机器人的设计与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 全方位移动机器人的国内外研究现状
    1.3 机器人移动机构研究现状
    1.4 课题的提出和章节安排
2 全方位移动机器人的机械方案分析
    2.1 履带式全方位移动机器人的提出
    2.2 全方位移动机器人驱动系统分析
    2.3 全方位移动机器人机架设计分析
    2.4 全方位移动机器人电机及减速器选型
    2.5 全方位移动机器人关键零件有限元分析
    2.6 全方位移动机器人整体装配
    2.7 本章小结
3 全方位移动机器人运动学分析
    3.1 全方位移动机器人运动学模型的理论分析
    3.2 全方位移动机器人运动学仿真分析
    3.3 本章小结
4 全方位移动机器人复杂地形适应性分析
    4.1 基于台阶障碍越障性能分析
    4.2 基于多种复杂地形原地转向性能分析
    4.3 基于不同负载原地转向性能分析
    4.4 本章小结
5 样机的试验与应用
    5.1 全方位移动机器人直线行驶性能试验
    5.2 全方位移动机器人原地转向性能试验
    5.3 全方位移动机器人越障性能试验
    5.4 全方位移动机器人爬坡性能试验
    5.5 全方位移动机器人负载性能试验
    5.6 全方位移动机器人的应用
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文主要研究工作总结
    6.2 论文研究工作的展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(4)移动实弹射击靶标机器人研究与应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 研究的目的和意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本课题主要研究内容
2 多轮转向驱动机构模型建立与分析
    2.1 引言
    2.2 运动方式分析
    2.3 驱动机构分析
    2.4 动力学模型
    2.5 本章小结
3 移动射击靶标机器人的结构分析
    3.1 移动平台总体要求
    3.2 传动方式分析
    3.3 转向系统及结构
    3.4 车轮行进系统及结构
    3.5 转向传动和行进传动的影响分析
    3.6 起倒靶结构分析
    3.7 关键零件分析
    3.8 本章小结
4 移动标靶机器人的动力学分析
    4.1 引言
    4.2 建立模型和前处理
    4.3 原地转向运动仿真
    4.4 直线行驶仿真
    4.5 曲线行驶仿真
    4.6 车轮偏移影响仿真
    4.7 车轮失效的运动分析
    4.8 本章小结
5 移动射击靶标机器人控制的实现
    5.1 移动机构驱动控制分析
    5.2 起倒靶机的控制系统
    5.3 路径规划系统
    5.4 本章小结
6 样机的研制、试验及应用
    6.1 样机试制
    6.2 基本性能试验
    6.3 特殊工况性能试验
    6.4 成果应用
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(5)基于Mecanum轮全向移动平台的结构设计与分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 机器人概述及课题研究意义
        1.2.1 机器人概述
        1.2.2 课题研究意义
    1.3 移动机器人研究现状
        1.3.1 国内外移动机器人研究现状
        1.3.2 移动机器人分类
        1.3.3 典型全向轮类型
        1.3.4 Mecanum轮历史与研究现状
    1.4 调平系统发展现状与方向
        1.4.1 调平系统概述
        1.4.2 国内外发展现状
        1.4.3 发展方向
    1.5 本文研究的主要内容
2 Mecanum轮的设计与分析
    2.1 Mecanum轮的结构设计
        2.1.1 辊子理论母线方程
        2.1.2 辊子母线近似方程
        2.1.3 辊子母线方法优选
        2.1.4 Mecanum轮的设计
    2.2 Mecanum轮有限元分析
        2.2.1 Mecanum轮模型的简化
        2.2.2 Mecanum轮的有限元分析
    2.3 Mecanum轮轮系布局分析及优选
        2.3.1 Mecanum轮介绍
        2.3.2 单个Mecanum轮的运动分析
        2.3.3 轮系的设计和优选
    2.4 本章小结
3 全向移动平台结构设计与分析
    3.1 全向移动平台设计要求及方案
        3.1.1 工作环境及设计要求
        3.1.2 全向移动平台的设计方案
    3.2 全向移动平台的驱动系统设计
        3.2.1 动力系统的参数计算
        3.2.2 动力系统电机的选型
        3.2.3 传动系统单元结构设计
    3.3 全向移动平台的支撑腿设计
    3.4 全向轮车体与箱盖设计
        3.4.1 全向移动平台车体结构设计
        3.4.2 全向移动平台箱盖结构设计
    3.5 关键零部件有限元分析
        3.5.1 轴承室有限元分析
        3.5.2 驱动轴有限元分析
        3.5.3 车体有限元分析
    3.6 本章小结
4 运动学分析及虚拟样机仿真
    4.1 运动学分析
        4.1.1 Mecanum轮运动特性
        4.1.2 全向移动平台运动学建模
        4.1.3 全向移动平台运动学方程
    4.2 虚拟样机仿真分析
        4.2.1 ADAMS软件介绍
        4.2.2 虚拟样机仿真
        4.2.3 运动仿真结果分析
        4.2.4 运动平稳性分析
    4.3 误差分析及处理
        4.3.1 误差分析
        4.3.2 总结与处理
    4.4 本章小结
5 调平系统的设计与实验
    5.1 支撑系统的选择
        5.1.1 支撑方式的选择
        5.1.2 支腿数量的选择
        5.1.3 传动方式的选择
    5.2 调平策略与控制算法的设计
        5.2.1 调平策略的设计
        5.2.2 调平控制算法的设计
    5.3 自动调平系统的设计
        5.3.1 硬件系统的设计
        5.3.2 软件系统的设计
    5.4 调平实验
        5.4.1 实验对象
        5.4.2 系统的目标指标
        5.4.3 实验过程
        5.4.4 实验结论
    5.5 本章小结
6 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果

(6)全向移动射击机器人机械系统的设计与分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 特种移动机器人的国外研究现状
        1.2.2 特种移动机器人的国内研究现状
        1.2.3 移动机器人的常用研究设计方法
    1.3 本课题的研究内容
第2章 全向移动射击机器人的总体方案
    2.1 设计要求与性能指标
        2.1.1 设计要求
        2.1.2 性能指标
    2.2 全向移动射击机器人的系统组成
    2.3 全向移动射击机器人的机械方案设计
        2.3.1 发射模块的机械方案设计
        2.3.2 云台模块的机械方案设计
        2.3.3 底盘模块的机械方案设计
    2.4 本章小结
第3章 全向移动射击机器人机械系统的分析与设计
    3.1 供弹机构的分析与结构设计
        3.1.1 供弹机构失效形式的静力学分析
        3.1.2 供弹机构的结构设计
    3.2 云台传动比的最优化设计
        3.2.1 数学模型的建立
        3.2.2 基于MATLAB的仿真分析
    3.3 悬挂系统的参数设计
        3.3.1 悬挂模型的建立
        3.3.2 弹簧劲度系数的选取
        3.3.3 阻尼系数的选择
    3.4 关键部件的有限元分析
        3.4.1 云台支撑部件有限元分析
        3.4.2 机器人底盘车架的有限元分析
    3.5 机器人的动力系统设计
        3.5.1 底盘驱动力矩的计算与电机选择
        3.5.2 云台驱动力矩的计算与电机选择
    3.6 机器人的整体装配结构
    3.7 本章小结
第4章 全向移动射击机器人的运动学与动力学分析
    4.1 全向移动射击机器人的运动学分析
        4.1.1 底盘模块的运动学分析
        4.1.2 云台发射模块的运动学分析
        4.1.3 机器人整体运动学分析
    4.2 机器人越障过程的动力学分析
        4.2.1 机器人越障过程描述
        4.2.2 机器人越障动力学模型建立
        4.2.3 机器人越障动力学模型分析
    4.3 机器人射击过程的动力学分析与优化设计
        4.3.1 射击过程的动力学分析
        4.3.2 弹丸落点误差分析
        4.3.3 发射模块的仿真与优化设计
    4.4 本章小结
第5章 虚拟样机仿真与物理样机实验
    5.1 基于ADAMS的虚拟样机仿真分析
        5.1.1 机器人简化模型的建立
        5.1.2 机器人的典型路线行驶仿真分析
        5.1.3 机器人的越障过程仿真分析
    5.2 机器人物理样机实验
        5.2.1 射击性能实验
        5.2.2 典型路线行驶实验
        5.2.3 越障性能实验
        5.2.4 实验数据评价与分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果

(7)多模式两轮移动机器人的设计与研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 小型地面移动机器人研究现状
    1.3 小型地面移动机器人高越障技术研究
    1.4 整体变形滚动机器人
    1.5 几类小型地面移动机器人的性能对比
    1.6 主要研究内容及安排
2 机器人构型设计
    2.1 机器人功能需求分析及结构分析
    2.2 变形车身选型
    2.3 机器人构型设计
    2.4 机器人多模式设计
    2.5 机器人运动学模型
    2.6 章节小结
3 两轮移动模式运动分析
    3.1 两轮模式平地运动学模型
        3.1.1 直线运动运动学分析
        3.1.2 转弯运动运动学分析
    3.2 两轮模式平地动力学分析
        3.2.1 直线运动动力学分析
        3.2.2 转弯运动动力学分析
    3.3 两轮模式爬坡运动分析
        3.3.1 两轮移动爬坡稳定性分析
        3.3.2 两轮模式爬坡过程受力分析
    3.4 章节小结
4 类履滚动和攀爬越障模式运动分析
    4.1 类履滚动
        4.1.1 类履滚动原理分析
        4.1.2 类履滚动模式爬坡运动
    4.2 攀爬越障模式运动分析
        4.2.1 攀爬楼梯步态分析
        4.2.2 攀爬模式爬楼梯运动学建模
        4.2.3 机器人尺寸参数分析
        4.2.4 爬楼梯过程受力分析
        4.2.5 爬楼梯扭矩分析
    4.3 章节小结
5 虚拟样机仿真分析
    5.1 ADAMS虚拟样机仿真建模
    5.2 两轮移动模式仿真
        5.2.1 两轮移动模式平地运动
        5.2.2 两轮移动模式爬坡运动
    5.3 类履滚动模式仿真
    5.4 攀爬越障模式仿真
        5.4.1 不同高度台阶攀爬仿真
        5.4.2 不同接近距离爬楼梯仿真
        5.4.3 不同宽度楼梯攀爬仿真
        5.4.4 爬楼梯力矩分析
    5.5 章节小结
6 样机设计与实验分析
    6.1 样机研制
        6.1.1 尺寸确定
        6.1.2 分层设计
        6.1.3 防滑设计
    6.2 模式分析
        6.2.1 模式介绍
        6.2.2 模式切换
    6.3 控制系统设计
        6.3.1 控制策略设计
        6.3.2 控制系统架构
        6.3.3 元器件选择
    6.4 样机实验
        6.4.1 样机总览
        6.4.2 两轮移动模式
        6.4.3 类履滚动模式
        6.4.4 攀爬越障模式
    6.5 章节小结
7 结论
    7.1 结论
    7.2 后期展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(8)隧道检测机器人结构设计及越障稳定性分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 爬壁机器人的研究现状
        1.2.1 国外爬壁机器人研究现状
        1.2.2 国内爬壁机器人研究现状
    1.3 爬壁机器人的关键技术
        1.3.1 吸附装置
        1.3.2 移动平台
        1.3.3 轨迹规划和运动规划
        1.3.4 控制系统
    1.4 本课题研究内容
        1.4.1 爬壁机器人的整体结构设计
        1.4.2 爬壁机器人的运动分析与运动学分析
        1.4.3 爬壁机器人的动力学分析及稳定性分析
        1.4.4 爬壁机器人的样机制作及实验验证
    1.5 本章小结
第二章 基于隧道检测的爬壁机器人结构设计
    2.1 引言
    2.2 功能要求
    2.3 机器人结构方案设计
        2.3.1 吸附装置设计
        2.3.2 移动装置设计
        2.3.3 越障装置设计
        2.3.4 整体结构设计
    2.4 机器人自由度分析
    2.5 本章小结
第三章 爬壁机器人的运动分析及运动学分析
    3.1 引言
    3.2 运动分析
        3.2.1 爬壁机器人越障运动分析:
        3.2.2 爬壁机器人交叉面过渡运动分析:
        3.2.3 轨迹分析
    3.3 爬壁机器人运动学分析
        3.3.1 吸盘的位姿描述及关节坐标变换
        3.3.2 爬壁机器人正向运动学分析
        3.3.3 爬壁机器人反向运动学分析
    3.4 本章小结
第四章 机器人越障过程动力学建模及越障稳定性分析
    4.1 引言
    4.2 爬壁机器人越障过程的动力学分析
        4.2.1 机构位置分析
        4.2.2 机构主动力和惯性力
        4.2.3 系统动力学方程
    4.3 爬壁机器人越障过程的稳定性分析
        4.3.1 抗倾覆分析
        4.3.2 抗滑动分析
    4.4 仿真分析
        4.4.1 爬壁机器人ADAMS越障过程分析
        4.4.2 爬壁机器人MATLAB越障稳定性分析
    4.5 本章小结
第五章 样机制作及验证
    5.1 引言
    5.2 样机的制备
        5.2.1 负压机的选型
        5.2.2 驱动电机的选型
        5.2.3 摇臂电机与主电机选型
        5.2.4 爬壁机器人足部壳体及负压吸盘的结构设计
        5.2.5 机械腿的结构设计
        5.2.6 样机组装
    5.3样机实验
        5.3.1 爬壁机器人单足玻璃吸附验证
        5.3.2 爬壁机器人单足粗糙壁面吸附验证
        5.3.3 爬壁机器人粗糙壁面越障验证
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果

(9)基于双闭链式步行腿机构的四足机器人运动学研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的与意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 多足机器人的国外研究现状
        1.2.2 多足机器人的国内研究现状
    1.3 课题主要研究内容
    1.4 论文研究技术路线
第2章 四足机器人总体结构设计
    2.1 引言
    2.2 闭链式腿机构构型设计
        2.2.1 开链式腿机构
        2.2.2 闭链式腿机构
        2.2.3 机构对比
        2.2.4 腿机构构型设计
    2.3 四足机器人结构设计
    2.4 足端轨迹的规划
    2.5 本章小结
第3章 闭链式腿机构的运动分析
    3.1 引言
    3.2 D-H法在机器人运动学建模中的运用
    3.3 闭链式步行腿机构的模型建立
        3.3.1 几何解析法建模过程
        3.3.2 D-H法建模过程
        3.3.3 两种建模方法的比较
    3.4 腿机构运动学分析
        3.4.1 腿机构的正运动学分析
        3.4.2 腿机构的逆运动学分析
    3.5 运动学模型仿真验证
        3.5.1 腿机构初步尺寸优化
        3.5.2 足端工作空间
        3.5.3 计算与仿真验证
    3.6 本章小结
第4章 稳定性分析与步态规划
    4.1 引言
    4.2 稳定性分析
        4.2.1 静态稳定性分析
        4.2.2 动态稳定性分析
    4.3 步态规划
        4.3.1 步态规划参数定义
        4.3.2 爬行步态规划
        4.3.3 对角步态规划
    4.4 本章小结
第5章 机器人虚拟样机仿真分析
    5.1 引言
    5.2 四足机器人虚拟样机模型
    5.3 爬行步态仿真分析
        5.3.1 机体运动分析
        5.3.2 足端运动分析
    5.4 对角步态仿真分析
        5.4.1 机体运动分析
        5.4.2 足端运动分析
    5.5 本章小结
第6章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 今后工作展望
参考文献
在学研究成果
致谢

(10)具有位错结构的全方位轮式移动平台运动特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外相关研究现状及发展
        1.2.1 具有位错结构的全方位轮
        1.2.2 非位错结构的全方位轮
    1.3 主要研究内容
第2章 全方位移动平台运动模型分析
    2.1 引言
    2.2 OWMP运动学分析
        2.2.1 运动学原理
        2.2.2 运动学模型
    2.3 OWMP动力学分析
        2.3.1 动力学原理
        2.3.2 动力学模型
    2.4 本章小结
第3章 全方位移动平台BP神经网络模型的建立
    3.1 引言
    3.2 BP神经网络模型简介
    3.3 基于圆形曲线建立BP神经网络模型
        3.3.1 神经网络参数对建模影响分析
        3.3.2 轨迹参数对建模影响分析
    3.4 基于正弦曲线建立BP神经网络模型
        3.4.1 神经网络参数对建模影响分析
        3.4.2 轨迹参数对建模影响分析
    3.5 本章小结
第4章 实验验证及分析
    4.1 引言
    4.2 仿真实验
    4.3 实地实验
    4.4 本章小结
第5章 全方位移动平台轨迹跟踪控制
    5.1 引言
    5.2 BP-PD轨迹跟踪控制器算法
    5.3 轨迹跟踪仿真实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文

四、一种全方位移动机器人的运动分析与控制实现(论文参考文献)

  • [1]风电塔筒轮式爬壁机器人设计与仿真分析[D]. 顾盛明. 西安理工大学, 2021(01)
  • [2]安防机器人移动平台设计与轨迹跟踪控制研究[D]. 刘碧飞. 昆明理工大学, 2020(04)
  • [3]新型全方位移动机器人的设计与研究[D]. 李兆宏. 山东科技大学, 2020(06)
  • [4]移动实弹射击靶标机器人研究与应用[D]. 曹昂. 山东科技大学, 2020(06)
  • [5]基于Mecanum轮全向移动平台的结构设计与分析[D]. 袁翔. 安徽理工大学, 2019(01)
  • [6]全向移动射击机器人机械系统的设计与分析[D]. 胡诗峻. 南昌大学, 2019(02)
  • [7]多模式两轮移动机器人的设计与研究[D]. 何姘颖. 北京交通大学, 2019(01)
  • [8]隧道检测机器人结构设计及越障稳定性分析[D]. 杨春. 重庆交通大学, 2019(06)
  • [9]基于双闭链式步行腿机构的四足机器人运动学研究[D]. 韦强. 安徽工业大学, 2019(02)
  • [10]具有位错结构的全方位轮式移动平台运动特性研究[D]. 张思阳. 沈阳航空航天大学, 2019(02)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

全向移动机器人的运动分析与控制实现
下载Doc文档

猜你喜欢