具有机械手臂的履带式移动机器人的设计与控制

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本文针对环境探测,地面救援任务设计了一款具有机械手臂的履带式移动机器人,并对该机器人做了具体分析和性能实验验证。   首先,本文介绍了机器人的整体设计:包括底盘机械设计,驱动轮系的设计,驱动系统的选择,机械手臂的机械设计,机械手臂关节驱动的选择,机器人的整体控制,人机交互的设计。   同时,为了研究机器人在不同环境中的运动性能,建立了履带底盘在直线行走,转弯,爬坡,爬楼梯的运动学和动力学模型。并针对这些情况下机器人的控制情况做了详细介绍。   再次,机械手臂作业时需要对手臂的运动轨迹进行规划,设定出有效可行的路径来完成指定任务,为此,我们分析了机械手臂的运动学模型,建立了机械手臂各关节各自由度之间的坐标系及其相互转换的数学模型。给出了详细的机械手臂的正运动学和机械手臂的逆运动学问题的分析,并介绍了从正运动学问题和逆运动学问题方面来控制机械手臂的方法。对于已经给定了空间轨迹的机械手臂控制问题,我们给出了针对空间曲线的运动轨迹控制方法。   最后,本文通过复杂路面行走,雪地行走,爬楼梯,黑暗通道行走以及机械手臂夹取物体等实验,测定了机器人的整体性能参数指标。
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