拱泥機(jī)器人的控制系統(tǒng)及路徑規(guī)劃研究.pdf

1、文中概述了與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀.綜述了移動機(jī)器人智能控制理論的發(fā)展、智能控制的方法和國內(nèi)外研究狀況,評述了移動機(jī)器人路徑規(guī)劃的基本方法、研究和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.對拱泥機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行了研究.本文針對拱泥機(jī)器人蠕動爬行的特點,建立了拱泥機(jī)器人的三維運(yùn)動學(xué)模型,并進(jìn)行了仿真驗證.分析了拱泥機(jī)器人在水下泥土環(huán)境中受力情況,在此基礎(chǔ)上采用Routh方程建立了拱泥機(jī)器人蠕動爬行機(jī)構(gòu)分解子運(yùn)動的動力學(xué)方程.根據(jù)拱泥機(jī)器人工作環(huán)境

2、具有很強(qiáng)不確定性的特點,本文將傳統(tǒng)PID控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,設(shè)計了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)PID控制器,該控制器通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線自動整定PID參數(shù),使拱泥機(jī)器人具有一定的自適應(yīng)能力.通過對拱泥機(jī)器人頭部的受力分析,建立了頭部轉(zhuǎn)動自由度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,用來提供BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)時所需要的梯度信息.研究了拱泥機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法.設(shè)計了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實時局部路徑規(guī)劃器.拱泥機(jī)器人的路徑規(guī)劃策略是首先進(jìn)行離線全局規(guī)劃,然后,在拱泥

3、機(jī)器人行走時,實時局部路徑規(guī)劃器在全局規(guī)劃的基礎(chǔ)上,根據(jù)傳感器獲得的實時環(huán)境信息進(jìn)行在線規(guī)劃,實時調(diào)整規(guī)劃的路徑,確定當(dāng)前的局部子目標(biāo),使拱泥機(jī)器人最終完成攻打千斤洞的任務(wù).設(shè)計并實現(xiàn)了拱泥機(jī)器人樣機(jī)的控制系統(tǒng).根據(jù)拱泥機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點和特定的作業(yè)環(huán)境,采用上、下位機(jī)兩級控制的方案,上位機(jī)為PC機(jī),負(fù)責(zé)拱泥機(jī)器人規(guī)劃工作,下位機(jī)為AT90S4433單片機(jī),上下位機(jī)之間采用串口進(jìn)行通訊.建立了拱泥機(jī)器人的室內(nèi)實驗平臺,進(jìn)行了拱泥機(jī)器人