贴瓷砖机器人移动本体的设计及运动规划

作     者：黄泽宇 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟祥志

授予年度：2015年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：移动本体 点镇定 轨迹跟踪 路径规划 

摘      要：机器人技术得到飞速发展和社会对建筑行业大力需求,使得建筑机器人逐渐成为研究和应用的热点领域。瓷砖粘贴工作作为建筑行业的一种,其需求量大、质量要求高,通常都有专业人员来完成,但是成本相对较高、工作时间较长,因此对贴瓷砖机器人的研究具有重要的意义。本课题研究的是贴瓷砖机器人的移动本体,在具体研究中,把它视为移动机器人,主要进行了移动本体的设计、点镇定控制、轨迹跟踪控制、路径规划等研究工作。其具体研究工作如下:首先,在绪论部分阐述了建筑机器人和移动机器人的概念、分类、发展概况以及研究的主要内容等基本情况,确定了本课题要完成的主要工作。其次,对现有的轮式移动机器人移动机构进行分析之后,设计了移动机器人的机械结构,选取了电机和减速器,运用MATLAB软件对电动机系统进行了仿真,对所设计的三维模型导入到ADAMS中,进行了移动本体的运动学仿真。再次,在运动学分析的基础上,对点镇定问题分别设计了线性点镇定控制律和分步式点镇定控制律,各自证明了其稳定性,以及进行了仿真。接着,在轨迹跟踪控制中,基于Back-stepping原理设计了控制律,证明了其稳定性,并进行了直线和圆的轨迹跟踪仿真。然后,在特定的环境下采用人工势场法和蚁群算法对路径进行了规划,并对算法进行了仿真。最后,对本论文所做的工作进行了总结,并指出了课题要完善的研究内容。