基于模糊PID的球形两栖机器人的设计及控制

作     者：崔雪锴 白越 裴信彪 CUI Xuekai;BAI Yue;PEI Xinbiao

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130000 中国科学院大学北京100000 

出 版 物：《电光与控制》 (Electronics Optics & Control)

年 卷 期：2024年第31卷第3期

页      面：99-103,114页

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

基　　金：国家自然科学基金(11372309,61304017) 中国科学院轻型动力创新研究院创新引导基金项目(CXYJJ20-ZD-03) 吉林省科技发展计划项目(20200201294JC) 

主　　题：陆空两栖机器人 地面滚动 空中飞行 自主模式切换 姿态控制 

摘      要：为了解决移动机器人对工作环境要求严格的问题,设计了一种适用于多变、狭窄环境的轻小型球形陆空两栖机器人,具有地面滚动和空中飞行两种运动模式,可以自主完成运动模式的切换。首先,设计了机器人的结构,包括滚动部分、飞行部分和模式切换部分。基于拉格朗日方法,建立了不同运动模式下的动力学模型,建立了基于欧拉方程的运动学模型。最后,根据机器人的运动模型,设计了飞行模式和地面滚动模式下的姿态控制器,并对控制器进行了仿真对比实验。在实机上进行了测试,实验结果表明,该机器人能够实现自主模式切换,在不同运动模式下运动稳定、姿态可控,在纯地面模式下具有一定的越障能力。在结构、控制方法及控制策略切换方法上对陆空两栖可变形机器人具有一定借鉴作用。