轮式移动机器人机构设计和运动控制的研究论文.pdf

AThesisfortheMasterDegreeinMechatronicsEngineeringMechanicalDesignandResearchonMotionControlofWheeledMobileRobotByZhangRongchangSupervisor:ProfessorWangHongNortheasternUniversityJune2011万方数据独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢二￡思。学位敝作者虢磁荐臣日期:砂,/、厶莎学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后:半年口一年口一年半口两年凹学位论文作者虢孑岳蓐渗导师虢签字日期:矽,卜∥∥签字日期:叮弓—于乒pjnl声。歹07/、夕、万方数据东北大学硕士学位论文摘要轮式移动机器人机构设计与运动控制研究摘要移动机器人,由于其良好的运动性能和广阔的应用前景,越来越受到研究者的青睐。研究者们从机构设计、位姿探测、视觉导航、路径规划、轨迹跟踪以及控制器设计等多方面对移动机器人进行了研究。本课题研究的是轮式移动机器人,由于其本身具有非完整约束的性质,不满足BroekeR必要条件,所以不能通过光滑状态反馈镇定,所以运动控制方面具有一定的难度。寻求一种稳定有效的控制算法成为了众多研究者的目标,这反过来推动了控制理论,特别是非线性控制理论的发展。本文的主要工作内容如下:首先,阐述了移动机器人的概念、分类、研究现状以及发展趋势等基本情况,分析了机器人系统的体系结构,确定了本课题的主要任务。其次,在研究了现有的比较成功的轮式移动机器人优点的基础上,设计了移动机器人的机械结构,并完成了机器人样机的加工制作。再次,建立了移动机器人的运动学模型,并在此基础上进行了运动学和动力学分析,并利用ADAMS进行了仿真实验。在运动学分析的基础上,利用Lyapunov直接法设计了机器人轨迹跟踪的控制律,并利用MATLAB进行了仿真验证。最后,对本论文所做的工作进行了总结,并对在今后的研究中需要进行的工作提出了自己的看法。跟踪关键词:轮式移动机器人,机构设计,运动学分析,动力学分析,运动控制,r01of、胁eeledMobileRobotABSTRACTBecauseofitssuperperformanceinmovememsandtheverybroadrangeofapplication,,posturedetection,visualnavigation,pathplanning,(WMR).,whichcannotbemadeasymptoticallystablebysmoothfeedback,,whichpromoteddevelopmentofthecontroltheory,:Firstly,thepaperreviewsandintroducestheconceptofthemobilerobot,classification,’Sarcllitecture,,essfulpublic