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基于轮式驱动的教学机器人研制

实验室研究与探索 2013年第2期32卷 227-230页

作者：梁明亮孙逸洁郑州铁路职业技术学院电子工程系河南郑州450052

针对机器人创新教育、技能竞赛和科研的需要,研发了基于四轮驱动的智能教学机器人。介绍该机器人的系统设计方案、硬件组成和软件编程;系统采用嵌入式控制技术,主控器以ARM9系列S3C2440A为处理器,驱动器以AVR单片机ATmega16L为处理器,... 详细信息

针对机器人创新教育、技能竞赛和科研的需要,研发了基于四轮驱动的智能教学机器人。介绍该机器人的系统设计方案、硬件组成和软件编程;系统采用嵌入式控制技术,主控器以ARM9系列S3C2440A为处理器,驱动器以AVR单片机ATmega16L为处理器,控制直流驱动电机的速度和转向;采用Linux操作系统和基于PID算法的C语言编程。实现了自动寻迹、温度探测、图像采集、无线通信等功能,在全国职业院校技能大赛中取得了优异的成绩。

关键词：教学机器人轮式驱动 ARM9 PID

基于路况识别的轮式驱动电动汽车转矩分配策略

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基于路况识别的轮式驱动电动汽车转矩分配策略

作者：董赛沈阳工业大学

学位级别：硕士

轮式驱动电动汽车由四个电机直接驱动,车辆的操纵稳定性控制更加灵活、准确。针对极端路况下车辆摆动、侧滑、过度或不足转向等稳定性问题,研究基于路况识别的轮式驱动电动汽车转矩分配策略,以提高车辆的操纵稳定性。首先,从轮式驱动电... 详细信息

轮式驱动电动汽车由四个电机直接驱动,车辆的操纵稳定性控制更加灵活、准确。针对极端路况下车辆摆动、侧滑、过度或不足转向等稳定性问题,研究基于路况识别的轮式驱动电动汽车转矩分配策略,以提高车辆的操纵稳定性。首先,从轮式驱动电动汽车整体结构和动力学特性出发,建立了车辆七自由度非线性和二自由度线性动力学模型,在此基础上搭建了非线性及线性车辆仿真平台,并采用PID控制器对车辆进行稳定性控制。其次,根据车辆动力学模型,设计了基于Ackermann转向模型的差速控制系统,实时纠正车辆的行驶轨迹;针对差速控制在低路面附着系数工况下的车辆轨迹偏离问题,进一步研究了基于稳定性目标的转矩优化分配策略,根据不同的路面附着系数合理分配轮胎的纵向力,提高车辆在复杂工况下的稳定性。为了提高车辆在低路面附着系数及更复杂路面的横摆响应能力和抓地性能,在稳定性目标的基础上增加了机动性目标,构建多目标优化的转矩分配策略;为调节不同工况下稳定性与机动性的权重,将质心侧偏角作为影响车辆操纵稳定性的重要参数,采用模糊控制,选择性的调节两种目标函数的比例动态调节两种目标函数分配的权重系数。仿真结果证明了对于高速行驶产生的扰动及路面附着系数变化引起的非线性,基于机动性与稳定性综合目标的转矩分配策略与稳定性目标的转矩分配策略相比,横摆响应速度更快、动态跟踪能力更好、控制精度更高。最后,为动态掌握路况信息,根据二自由度车辆模型描述的车辆侧向动力学特性设计了非线性观测器,利用传感器量测值与车辆模型输出值之间的偏差作为修正值,并确定非线性观测器的反馈增益,估算路面的附着系数,而轮胎纵向力可根据路面附着系数进行合理调整。仿真结果证明了路面附着系数估计准确度满足控制系统要求,根据路面附着系数动态调节轮胎纵向力,有效提高了车辆的操纵稳定性能。

关键词：电动汽车轮式驱动稳定性控制转矩分配路况识别

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基于轮式电机城市电瓶轿车驱动系统研究

基于轮式电机城市电瓶轿车驱动系统研究

作者：刘文江贵州大学

学位级别：硕士

本文针对城市居民生活水平越来越高，购车欲望愈来愈强、城市环境日趋恶化的特点，在现阶段电动汽车能源电池很难取得实质性突破的前提条件下，采用高性能驱动系统来变向提高电动汽车性能是电动汽车领域一重要研究方向。论文首先对电动... 详细信息

本文针对城市居民生活水平越来越高，购车欲望愈来愈强、城市环境日趋恶化的特点，在现阶段电动汽车能源电池很难取得实质性突破的前提条件下，采用高性能驱动系统来变向提高电动汽车性能是电动汽车领域一重要研究方向。论文首先对电动汽车的关键技术以及发展现状进行了详细的分析，得出微型蓄电池电动汽车有广泛的市场空间的结论，并提出了城市电瓶轿车的概念。论文基于永磁同步电机和轮式驱动模式的多种优点，提出将永磁同步电动机和轮式驱动模式相结合开发城市电瓶轿车驱动系统，设计了城市电瓶轿车的结构。本文通过城市电瓶轿车的阻力平衡和功率平衡方程式，以及事先设定的城市电瓶轿车性能指标和轿车本身的基本参数，得出了驱动电机的参数。在此基础上，对轮式驱动电机的控制系统进行了深入研究，通过仿真得出只要采用简单的i=0控制策略就能满足城市电瓶轿车事先制订的性能指标。城市电瓶轿车的安全性和操纵性跟传统汽车一样重要。因基于永磁同步轮式驱动电机驱动的城市电瓶轿车的驱动结构与传统汽车在许多方面都是不同的，所以从节能和安全角度开发基于永磁同步轮式驱动电机驱动的城市电瓶轿车驱动力控制系统具有重要的意义。本文对轿车在驱动情况下的防滑控制和转弯差速进行了比较深入的研究，提出了基于模糊控制的防滑和转弯差速合为一体的轿车驱动力控制方案，经仿真达到了比较理想的效果。

关键词：电动汽车驱动系统轮式驱动防滑差速永磁同步电机

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三连杆轮式蛇形机器人设计及运动分析

机械传动 2021年第4期45卷 75-79页

作者：管小清吕志强北京电子科技职业学院教务处北京100176 北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

为了克服被动轮驱动蛇形机器人运动能力弱的缺点,提出了一种新型三连杆主动轮驱动蛇形机器人。该蛇形机器人由多个被动关节连接的串联连杆组成,每个连杆的中心都有一个主动全向轮。全向轮的驱动力只作用于横向,而机器人则沿纵向运动。此... 详细信息

为了克服被动轮驱动蛇形机器人运动能力弱的缺点,提出了一种新型三连杆主动轮驱动蛇形机器人。该蛇形机器人由多个被动关节连接的串联连杆组成,每个连杆的中心都有一个主动全向轮。全向轮的驱动力只作用于横向,而机器人则沿纵向运动。此外,针对该蛇形机器人具有非完整约束和欠驱动的特点,采用局部坐标系,设计了一种带有防滑功能的运动控制器,使运动和关节角度互不干涉。蛇形机器人蜿蜒爬行实验结果表明,所提出的设计是可行的,且运动控制器有效避免了全向车轮的打滑问题,提高了整个系统的稳定性。

关键词：蛇形机器人轮式驱动三连杆模块化主动轮非线性控制系统

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轮式变径管道机器人结构分析及控制系统设计

舰船科学技术 2023年第22期45卷 67-71页

作者：刘东罗亮卢丙举吴友生中国船舶集团有限公司第七一三研究所河南郑州450015 河南省水下智能装备重点实验室河南郑州450015

针对现有导弹发射试验筒管道机器人机械结构受限,不能很好适应狭小管道的问题,对适用于狭小管道的管道机器人结构及其控制系统展开研究。首先,建立管道机器人模型,分析其实现行走和变径的工作原理、主要结构和动力机构的力学特性;其次,... 详细信息

针对现有导弹发射试验筒管道机器人机械结构受限,不能很好适应狭小管道的问题,对适用于狭小管道的管道机器人结构及其控制系统展开研究。首先,建立管道机器人模型,分析其实现行走和变径的工作原理、主要结构和动力机构的力学特性;其次,分析管道机器人的行走性能,对管道机器人的牵引能力和过弯能力进行了计算,确定了机器人的可应用场景。最后,开发了行走装置控制器,在设计管道机器人控制系统的前提下,详细阐述了管道机器人系统的控制原理,对上位机界面做了简要的功能介绍,并通过实验对机器人结构和控制系统的合理性做了验证。研究结果表明,管道机器人能与狭小管道保持良好接触状态,独立完成行走动作,实验验证了管道机器人在垂直管道内的行走能力与基于视觉的管道内壁损伤情况识别能力。

关键词：可变径轮式驱动管道机器人系统

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磁吸附轮式擦窗机器人动力学建模与仿真

机械设计与制造 2020年第1期 256-259页

作者：孙立新李峰亮董鹏王小旭河北工业大学机械工程学院

针对磁吸附轮式双面擦窗机器人(WCWR)进行动力学建模。分析其在匀速运动情况下,不发生倾覆和不同程度打滑情况下所需最小磁力,并对最小磁力与机器人航向角建模,研究磁力与位姿关系。引入车辆动力学理论,对单个驱动轮进行受力分析,并研... 详细信息

针对磁吸附轮式双面擦窗机器人(WCWR)进行动力学建模。分析其在匀速运动情况下,不发生倾覆和不同程度打滑情况下所需最小磁力,并对最小磁力与机器人航向角建模,研究磁力与位姿关系。引入车辆动力学理论,对单个驱动轮进行受力分析,并研究车轮打滑现象,同时引入滑转率概念,由此建立滑转率、航向角与车轮扭矩关系式,并进行建模仿真,以此来研究与设计驱动系统。从而为磁吸附轮式擦窗机器人(WCWR)在打滑情况下的设计提供理论基础。并以此理论为基础选择合适磁力与扭矩进行设计与实验检测理论准确性。

关键词：擦窗机器人轮式驱动最小磁力滑转率扭矩

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新型电动车电子差速控制策略研究

浙江大学学报（工学版） 2005年第12期39卷 1973-1978页

作者：葛英辉倪光正浙江大学电气工程学院

为了提高驱动轮独立控制的轮式电动车(EV)的转向控制性能,提出了新颖的电子差速控制策略.该控制策略参考路面状况和轮胎偏转率,采用比例控制估算每个驱动轮在转向时的目标滑移率,基于每个驱动轮的滑移率分配转矩,指出轮式驱动不宜采用... 详细信息

为了提高驱动轮独立控制的轮式电动车(EV)的转向控制性能,提出了新颖的电子差速控制策略.该控制策略参考路面状况和轮胎偏转率,采用比例控制估算每个驱动轮在转向时的目标滑移率,基于每个驱动轮的滑移率分配转矩,指出轮式驱动不宜采用车轮速度作为控制量,进而采用鲁棒性好的开关控制实施转矩控制.并构建了用于样车的基于DSP2407的电子差速控制系统.仿真和实验研究表明,相比于传统的机械差速器,采用新的控制策略后,提高了控制系统的鲁棒性和稳定性,车辆具有更佳的转弯性能和控制响应.

关键词：电子差速系统电动车(EV) DSP 轮式驱动

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新型仿生球形两栖子母机器人系统设计

智能系统学报 2019年第3期14卷 582-588页

作者：刘羽婷郭健孙珊陈翔宇耿娜文宋伯文赖伊雯郭书祥天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384 天津理工大学电气电子工程学院天津300384 日本香川大学工学部日本高松7610396

为解决传统两栖机器人的一些突出缺点,探寻机器人领域更多的可能性。本文设计了一种新型仿生球形两栖子母机器人系统,该系统中球形两栖母机器人在陆地采用仿生四足爬行方式运动,在水下采用矢量喷水电机进行喷水推进,无噪声,增加隐蔽性,... 详细信息

为解决传统两栖机器人的一些突出缺点,探寻机器人领域更多的可能性。本文设计了一种新型仿生球形两栖子母机器人系统,该系统中球形两栖母机器人在陆地采用仿生四足爬行方式运动,在水下采用矢量喷水电机进行喷水推进,无噪声,增加隐蔽性,并为微型子机器人提供控制信号和能源。微型子机器人陆地采用轮式驱动,设计了可以实现水陆两栖的桨叶轮。该子母机器人系统通过XBee通信模块实现无线通信。通过进行的子母机器人的陆地和水下运动试验,验证了设计的子母机器人系统的有效性。

关键词：子母机器人仿生机器人微型子机器人轮式驱动球形两栖机器人远程无线控制 XBee通信无线控制

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温室透光膜清洁机的研究与设计

农机化研究 2007年第5期29卷 89-90,94页

作者：周娟刘俊峰孙玉梅李建平河北农业大学机电工程学院河北保定071001

目前,以塑料薄膜为覆盖材料的温室大棚已得到了非常广泛的应用。为此,针对透光膜温室室顶外表面的清洁工作,设计了一款小型温室清洁机。该设计采用真空吸附技术和轮式驱动方式,使清洁机能够在工作表面吸附并且能够平顺行走,配以旋转刷... 详细信息

目前,以塑料薄膜为覆盖材料的温室大棚已得到了非常广泛的应用。为此,针对透光膜温室室顶外表面的清洁工作,设计了一款小型温室清洁机。该设计采用真空吸附技术和轮式驱动方式,使清洁机能够在工作表面吸附并且能够平顺行走,配以旋转刷式清洗机构和单片机控制,可完成整个工作表面的清洁工作。

关键词：园艺学清洁机设计温室真空吸附轮式驱动控制