模塊化四面體機器人的研究與設(shè)計.pdf

1、模塊化設(shè)計思想是一種擁有諸多優(yōu)點的新興設(shè)計理論，而運用模塊化設(shè)計思想設(shè)計機器人則能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的柔性擴展，也是機器人技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。與此同時，在移動機器人領(lǐng)域，多面體機器人是一種新興事物，具有很強的環(huán)境適應(yīng)能力，實現(xiàn)多面體機器人的模塊化則有助于移動機器人技術(shù)的發(fā)展?；诖吮尘埃疚囊远嗝骟w機器人為研究對象，對其模塊化設(shè)計方案進行研究，并以兩款具有不同運動副的四面體機器人為實例進行設(shè)計方案的驗證。
　　首先，從幾何學(xué)的角度對多面

2、體進行分析，分析其實現(xiàn)運動的方式和基本結(jié)構(gòu)組成單元，并與多面體機器人進行對比，從機構(gòu)學(xué)角度分析出適合于此類機器人的運動實現(xiàn)方式和基本結(jié)構(gòu)單元。接下來以基本結(jié)構(gòu)單元為設(shè)計出發(fā)點，對兩款具有不同運動副的模塊化多面體機器人的機構(gòu)模塊構(gòu)形、機構(gòu)模塊間連接、控制方案、控制系統(tǒng)硬件模塊間連接進行設(shè)計，并對控制系統(tǒng)硬件模塊初步選型和軟件模塊化實現(xiàn)進行研究。
　　然后，基于模塊化多面體機器人的設(shè)計方案，以兩款具有不同運動副的四面體機器人為實例，實

3、現(xiàn)其模塊化的同時，分別進行運動學(xué)分析、控制系統(tǒng)硬件具體選型和軟件流程設(shè)計，以驗證多面體機器人模塊化設(shè)計方案的可行性。
　　其次，基于運動學(xué)分析，對兩款四面體機器人設(shè)計不同的步態(tài)變換步驟并由運動俯視圖分析其共有的步態(tài)分布規(guī)律。以此步態(tài)分布規(guī)律為依據(jù)，對基于R副模塊化四面體機器人控制系統(tǒng)的實時控制算法進行了設(shè)計，實現(xiàn)了機器人根據(jù)所處的位置和操作者的控制命令進行特定方向的運動，并運用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的實現(xiàn)其模塊化。與此同時，基于傳感器的