学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于多足机器人平台的检测机械手运动控制方法研究

作　者: 陈望美
导　师: 魏武; 张洪华
学　校: 华南理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 多足机器人 检测机械手 ADAMS 联合仿真 运动控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 18次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


多足机器人是一种复杂的步行机器人，对多足机器人的研究工作融合了多门学科的理论和技术。为了应对我国大型桥梁检测的艰巨性，提高桥梁检测的安全性和自动化程度，本文研制了用于桥梁检测的多足机器人平台。以实现桥梁检测目的的多足机器人平台为研究对象，本文主要研究了多足机器人的机体机械结构设计、机器人软硬件控制系统、检测机械手设计和运动控制、多足机器人的MATLAB/ADAMS联合仿真。本文的主要内容有：（1）设计了机器人的机械结构和软硬件控制系统以蜘蛛为仿生外形，设计了含有六条腿的多足机器人，每条腿具有五个自由度，并且在各个足的末端用万向转动球铰连接负压吸盘，使多足机器人能够在各种复杂环境下进行桥梁检测工作。机器人采用ARM+FPGA的分层控制系统，ARM作为控制系统的主控制器，接收基站通过无线传输的命令，实现机器人步态控制算法；FPGA作为控制系统的协控制器，接收ARM传输的电机转动命令，产生PWM波控制电机转动。（2）建立多足机器人D-H坐标系，建立机器人正运动学模型和逆运动学模型依据多足机器人的机械结构，利用D-H坐标表示法建立机器人坐标模型，并且利用D-H坐标系建立机器人的正运动学模型和逆运动学模型，同时分析了机器人在正立、侧立和倒立三种典型状态下的步态规划问题。（3）设计了检测机械手的机械结构和运动控制方式根据课题的桥梁检测的要求，综合考虑机器人机械手活动空间限制以及控制的方便性，设计一种带滑动丝杆的三自由度机械手。通过MATLAB和ADAMS联合仿真，分别分析了PID控制器和增量式模糊PID控制器的阶跃响应特性和正弦跟踪特性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景及其来源  10-11
  1.2 仿生多足机器人的研究现状  11-14
    1.2.1 国外仿生多足机器人的研究现状  11-13
    1.2.2 国内仿生多足机器人的研究现状  13-14
  1.3 机械手运动控制方法的研究现状  14-16
  1.4 本文主要研究内容和结构安排  16
  1.5 本章小结  16-17
第二章 多足机器人运动学分析与步态规划研究  17-28
  2.1 机器人运动学概述以及 D-H 表示法介绍  17-25
    2.1.1 机器人运动学概述  17-18
    2.1.2 D-H 表示法介绍  18-20
    2.1.3 仿生多足机器人正运动学模型的建立  20-23
    2.1.4 仿生多足机器人逆运动学模型的建立  23-25
  2.2 步态规划概述  25
  2.3 典型步态分析  25-28
    2.3.1 倒立步态规划  25-27
    2.3.2 侧立步态规划  27-28
第三章 仿生多足机器人本体的研制  28-48
  3.1 引言  28
  3.2 多足仿生机器人构型设计  28-36
    3.2.1 仿生多足机器人整体结构  28-30
    3.2.2 仿生多足爬壁机器人腿部结构设计  30-31
    3.2.3 机器人吸附系统设计  31-35
    3.2.4 机器人关节驱动装置  35-36
  3.3 多足仿生机器人控制系统设计  36-46
    3.3.1 控制系统硬件结构设计  36-39
    3.3.2 控制系统软件结构设计  39-41
    3.3.3 嵌入式主控制器 ARM  41-44
    3.3.4 嵌入式协控制器 FPGA  44-46
  3.4 本章总结  46-48
第四章 多功能检测机械手的运动控制  48-59
  4.1 桥梁检测仪器介绍  48-50
  4.2 检测机械手的设计  50-52
  4.3 机械手运动控制  52-59
    4.3.1 PID 运动控制  52-53
    4.3.2 模糊 PID 运动控制  53-59
第五章 实验与仿真  59-71
  5.1 引言  59
  5.2 ADAMS 与 MATLAB 联合仿真平台搭建  59-61
    5.2.1 ADAMS 机械系统平台  59-60
    5.2.2 MATLAB/Simulink 控制系统平台  60
    5.2.3 建立联合仿真平台  60-61
  5.3 多足机器人机体建模和典型姿态仿真  61-67
    5.3.1 多足机器人机体建模  61-63
    5.3.2 正立、侧立和倒立时的仿真验证  63-67
  5.4 运动控制方法的仿真实验  67-70
    5.4.1 PID 控制器仿真实验  67-68
    5.4.2 增量式模糊 PID 控制器仿真实验  68-70
  5.5 本章总结  70-71
总结与展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
附件  76

相似论文

  1. 微细线切割往复走丝机构的设计及控制系统的研究,TG484
  2. 高精度激光跟踪装置闭环控制若干关键问题研究,TN249
  3. 自适应模糊控制算法研究及其实现,TP273.4
  4. 核桃破壳力试验及核桃剥壳机主要部件虚拟样机设计,S226.4
  5. 虚拟人运动仿真研究,R318.0
  6. 煤矿井下单轨吊制动系统的设计及性能研究,TD524
  7. 全自动气门嘴精加工数控机床研究,TG659
  8. 某转管机枪建模仿真分析,TJ24
  9. 仿人形机器手的开发与研究,TP242
  10. 纵轴式掘进机虚拟样机实现及性能研究,TD421.5
  11. 车辆四轮驱动系统研究及仿真分析,U464
  12. 某强动载机械架座动力学仿真与有限元分析,TJ03
  13. 某型号泵车臂架系统动力学特性分析及实验研究,TU646
  14. 基于FPGA的小型足球机器人的控制系统研究,TP242
  15. 内燃机配气机构工作特性数值模拟与试验研究,TK403
  16. 汽车悬架系统的建模及仿真分析,U463.33
  17. 基于磁流变减振器的汽车半主动悬架的控制研究,U463.33
  18. LED芯片高速分选机摆臂机电联合仿真及实验验证,TN405
  19. 精密修磨装备控制系统设计、建模及控制方法,TM921.5
  20. 基于虚拟样机主动悬架仿真控制研究,U463.33
  21. 基于联合仿真的主动悬架控制策略研究,U463.33

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
© 2012 www.xueweilunwen.com