一种新型全方位球形机器人的研究

摘要

球形机器人作为一种较新颖的机器人，它与传统的机器人相比具有结构简单，控制容易，可实现全方位运动等特点，其应用前景十分广阔。由于其越野性能较好，不但可以作为玩具供人娱乐，而且也可以作为交通运输工具使用，特别是在军事领域能扮演重要角色，如输送军用物质，用于爆破、军事侦察等。 本文通过对国内外球形机器人课题的调查研究，在综合它们的优缺点的基础上，提出了“一种新型全方位球形机器人”研究课题。本论文共分六章主要研究内容如下： 第一章在分析球形机器人和传统的轮式机器人、足式机器人的优缺点的基础上，阐述了本课题的来源和研究意义，并对国内外球形机器人的现状进行分析研究，概括说明了本文所要研究的主要内容。 第二章通过对全方位球形机器人原理的分析，确定了本文的设计日标，且在此基础上研究设计了二个可行方案，通过对各个设计方案进行分析比较和评价，确立了一种全方位球形机器人机械结构和控制系统方案。 第三章依据方案，通过坐标变换和利用拉格朗日方法对全方位球形机器人进行分析研究，分别构建了运动学模型和动力学模型。并在此基础上研究设计了全方位球形机器人的机械系统。 第四章通过对全方位球形机器人运动平衡系统和运动路径规划的研究，构建了控制系统的数学模型，研究设计了全方位球形机器人计算机控制系统。 第五章通过对全方位球形机器人样机的实验研究，获得了一系列实验数据，并对相关技术参数进行了优化，为球形机器人的进一步研究发展提供了理论和实验基础。 第六章对本文所做的主要研究内容进行了总结和概括，并对实验研究优化的结果分析提出了不足和展望。 本论文主要贡献： 1．通过对国内外球形机器人课题的研究，提出了“一种新型全方位球形机器人”方案。 2．通过研究，分别构建了全方位球形机器人机械系统和控制系统数学模型，并设计制造了·个实验用实物模型。 3．通过对全方位球形机器人的实验的研究，获得了一系列实验数据，并对相关技术参数进行优化，为该课题的深入研究提供了实验基础。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章全方位球形机器人的方案设计

第三章运动学和动力学分析

第四章球形机器人控制系统的设计与研究

第五章实验研究

第六章总结与展望

致谢

附录

参考文献

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