一种球形机器人的运动控制及实用化研究

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球形机器人是近十年来发展的一种新型机器人,具有运动速度快、转弯灵活等特点,机械机构和电路控制部分都在球壳内部,全封闭或半封闭的结构使其对复杂的物理环境具有很强的适应能力。随着科技的发展,不久的将来智能机器人将会深入到我们生活的各个领域,目前球形机器人的研究大多处于理论样机阶段,离实际应用相差甚远,基于其诸多优良性能,本文将致力于球形机器人的实用化研究。   本论文以实验室现有的球形机器人为基础,对一种小型化的球形机器人运动稳定控制和实用化技术进行分析和研究,主要研究内容如下:   首先,在现有的球形机器人样机基础上,提出了球形机器人的实用化方案。改进和设计了一种可实现精确控制的小型化球形机器人平台,分别在电机选型、材料选择、其他关键尺寸及最后的总体尺寸的确定等方面说明球形机器人结构设计的一般过程,并和其他球形机器人进行对比分析。基于该原则,设计了一种具有实际市场应用价值的宠物球形机器人样机和几种具有实际应用价值的球形机器人三维模型,对材料选取、成本分析、加工性和相关应用进行了详细分析与对比。   其次,以小型化球形机器人为研究对象,搭建实用化球形机器人运动控制的软硬件平台,对所能用到的传感器进行选型。在此基础上添加性价比高的倾角传感器,利用经典的PID控制算法对球形机器人的运动稳定控制进行深入研究。   最后,对球形机器人的实用化研究进行探索。分析了球形机器人的服务领域;阐述了在实际应用中需要改进和加强的技术;独立设计和开发了一种基于手机蓝牙通信的球形机器人近程遥控系统和基于因特网的远程监控系统的软硬件平台,并进行了相关的实验验证。
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